AiF-FV-Nummer 24103

Entwicklung einer Festelektrolyt-Natriumionen-Batterie mit Hilfe von skalierbaren Fertigungsverfahren für stationäre Anwendungen

Status & Laufzeit

Ausstehend

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Der Bedarf an wiederaufladbaren Batterien steigt in den letzten Jahren exponentiell an. So verdoppelte sich die Anzahl an installierten Batteriespeichern für PV-Anlagen im Jahr 2023 von 600.000 auf 1.200.000. Aktuell wird überwiegend auf Lithium-Ionen-Batterien (LIB) gesetzt. Um den weiter anwachsenden Bedarf decken zu können ist es notwendig, alternative Batteriesysteme zu entwickeln, auch um die Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen zu senken. Im Vorhaben SolidBat soll eine kostengünstige Festelektrolyt-Natriumionen-Batterie mit innovativer Zellarchitektur entwickelt werden, deren Elektroden auf Anlagen für die Herstellung von LIB gefertigt werden können. Im Vorhaben soll ein plasmagestützter Sinterprozess für die Synthese des Nasicon-Festelektrolyten entwickelt werden. Dieser soll durch eine verbesserte Mikrostruktur eine hohe Leitfähigkeit und Zyklenstabilität aufweisen. Mit Hilfe des Plasma-in-Liquid Verfahrens soll die erstmalige Herstellung von Kompositpartikeln aus Natrium-Vanadium-Phosphat, Graphen und Festelektrolytpulver erfolgen. Die Elektrodenpasten können prinzipiell mit hochskalierbaren und schnellen Verfahren (z.B. Schlitzdüse) auf Stromabnehmer aufgebracht werden. Im Labormaßstab soll die Beschichtung zunächst mittels Rakel-Verfahren erfolgen. Ziel soll eine Festelektrolyt-NIB als Pouch-Zelle mit einer aktiven Fläche von 25 cm² und einem Kapazitätserhalt von 80 % nach 1000 Zyklen sein. Von diesem Projekt können vor allem KMUs, die Batterien oder deren Komponenten herstellen, profitieren. Ein Nutzen des Vorhabens ist auch für Hersteller von Anlagen für die Produktionstechnik (z. B. Plasmaquellen, Sinteranlagen) gegeben. Auch für Anbieter von Produkten und Lösungen für elektronische Messtechnik sowie Steuer- und Regelkomponenten erschließen sich für das Batterie-Management neue wirtschaftliche Chancen. Mit kostengünstigen stationären Energiespeichern bietet sich ein großes Potential für KMU aus den Branchen Wind- und Solaranlagenbau.