Zentrum Batterieforschung

Entwicklung von Lithium-Schwefel- und Natrium-Schwefel-Batterien

Entwicklung von Lithium-Schwefel- und Natrium-Schwefel-Batterien
© Foto Fraunhofer IWS Dresden

Entwicklung von Lithium-Schwefel- und Natrium-Schwefel-Batterien

Lithium-Schwefel-Batterien zeichnen sich durch hohe gravimetrische Energiedichten und geringe Materialkosten im Vergleich zu Li-Ionen-Batterien aus. Damit ist diese Zellchemie äußerst attraktiv für zukünftige Speicherlösungen, insbesondere zur Steigerung der Reichweite von Elektrofahrzeugen.

Auf Basis von Natrium-Schwefel-Batterien lassen sich Energiespeicher aufbauen, deren Rohstoffe weltweit kostengünstig verfügbar sind. Eine ideale Voraussetzung für den Einsatz in zukünftigen Energiespeichersystemen für die Entlastung der Netze bei weiterem Ausbau von erneuerbarer Energie.

Das IWS hat sich zum Ziel gesetzt für diese Batterietypen Lösungen von der Material- und Elektrochemie bis zur Produktion von Zellen und Modulen zu entwickeln. Zusammen mit Partnern aus der Industrie und Forschung werden so Fragestellungen entlang der Wertschöpfungskette bearbeitet und für die Herstellung und Evaluierung von Prototypzellen umgesetzt.

Leistungsangebot

Schema einer Li-S-Zelle
© Foto Fraunhofer IWS Dresden

Schema einer Li-S-Zelle

Materialien und Elektroden für Li-S-Zellen
© Foto Fraunhofer IWS Dresden

Materialien und Elektroden für Li-S-Zellen

Evaluierung von Materialien und Komponenten für den Einsatz in Li-S- und Na-S-Zellen

Materialien (z.B. Binder, Kohlenstoffe, Elektrolyte, Silizium-Pulver), sowie Komponenten (Separatoren, Stromkollektoren, Lithiumfolie, Gehäuse) werden auf Ihre Eignung in Li-S- und Na-S-Zellen geprüft. Kompatibilität mit gängigen Elektrolyt- und Kathodensystemen werden untersucht und der Einfluss auf Energiedichte, Leistung, Sicherheit und Zyklenstabilität wird auf Basis der Testergebnisse eingeschätzt. Für die Untersuchungen stehen umfangreiches Equipment zur strukturellen und elektrochemischen Charakterisierung, sowie langjähriges Know-How mit der speziellen Zellchemie zur Verfügung.

Entwicklung und Bereitstellung von Komponenten und Zellen auf Basis der Li-S- und Na-S-Zellchemie

Für Tests bei unseren Partnern können Komponenten und Zellen hergestellt, weiterentwickelt und zur Verfügung gestellt werden. Beispiele unseres Angebotes sind:

  • Schwefel/Kohlenstoff-Kathoden
  • Ionenselektiv-beschichtete Separatoren
  • Test- und Prototypzellen bis 3 Ah Kapazität

Publikationen

I. Bauer, S. Thieme, J. Brückner, H. Althues and S. Kaskel, J. Power Sources, 2014, 251, 417–422.

I. Bauer, M. Kohl, H. Althues and S. Kaskel, Chem. Commun. (Camb)., 2014, 50, 3208–10.

J. Brückner, S. Thieme, F. Böttger-Hiller, I. Bauer, H. T. Grossmann, P. Strubel, H. Althues, S. Spange and S. Kaskel, Adv. Funct. Mater., 2014, 24, 1284–1289.

J. Brückner, S. Thieme, H. T. Grossmann, S. Dörfler, H. Althues and S. Kaskel, J. Power Sources, 2014, 268, 82–87.

S. Dörfler, M. Hagen, H. Althues, J. Tübke, S. Kaskel and M. J. Hoffmann, Chem. Commun., 2012, 48, 4097.

S. Thieme, J. Brückner, I. Bauer, M. Oschatz, L. Borchardt, H. Althues and S. Kaskel, J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 9225.

P. Strubel, S. Thieme, T. Biemelt, A. Helmer, M. Oschatz, J. Brückner, H. Althues and S. Kaskel, Adv. Funct. Mater., 2015, 25, 287–297.

S. Thieme, J. Brückner, A. Meier, I. Bauer, K. Gruber, J. Kaspar, A. Helmer, H. Althues, M. Schmuck and S. Kaskel, J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 3808–3820.

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5. Workshop "Lithium-Schwefel-Batterien"



21.-22. November 2016, ICC Dresden

Fraunhofer MAVO LiScell

(Sich) Abheben mit Lithium-Schwefel: Zyklenstabile und intrinsisch sichere Batteriezellen mit Energiedichten > 400 Wh/kg