AiF-FV-Nummer 22542

Herstellungsprozess für Vanadiumoxid-basierte Hochleistungselektroden für Natriumionen-Batterien zur Hausspeicherung von dezentral erzeugtem, regenerativem Strom


Status & Laufzeit

Laufend: 01.10.2022 bis 30.09.2024

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Ziel des Vorhabens VOXCoat ist die Entwicklung eines großtechnisch einsetzbaren Herstellungsverfahrens zur Erzeugung von Elektroden auf der Basis von Vanadiumoxid (VOX) und Kohlenstoff für die Energiespeicherung. Die Kostenreduzierung von Heimspeichersystemen auf der Basis der Natriumionen-Batterie eröffnet neue Chancen für KMU im Maschinen- und Anlagenbau, Zellfertigung, Steuer- und Regeltechnik, der chemischen Industrie und der Beschichtungstechnik. In der NIB-Elektrode kann außerdem auf das Übergangsmetall Kobalt verzichtet werden, das auf Grund seiner geringen Verfügbarkeit bei steigender Verwendung in LIB und konkurrierender Nutzung in der Stahlproduktion zur Mangelware wird. VOX qualifiziert sich durch herausragende Struktureigenschaften für die Interkalation von Alkaliionen, der hohen elektronischen Leitfähigkeit und der großen spezifischen Oberfläche zu einem idealen Elektrodenmaterial. Dadurch kann zukünftig eine deutliche Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Natriumionen-Batterien gewährleisten werden. Im 24-monatigen Vorhaben wird durch die Partner ein Plasma-in-Liquid-Reaktor zur Herstellung der VOX direkt in der Suspension konzipiert und umgesetzt und das Herstellungsverfahren optimiert. In Hinblick auf die weitere Verarbeitung der VOX/C-Suspension mittels Rakelverfahren und Sprühverfahren werden die spezifischen Anforderungen an die Suspensionseigenschaften definiert und eine geeignete Formulierungsstrategie für die Suspension entwickelt. Es wird ein angepasstes Beschichtungsverfahren zur Herstellung der Elektroden erarbeitet, wobei ein besonderer Fokus auf der Optimierung des Trocknungsschrittes und der resultierenden Schichteigenschaften liegt. Die Aktivität des neuen Elektrodenmaterials in der Natriumionen-Batterie wird untersucht und mit derzeitigen Benchmark-Materialien verglichen sowie eine Betrachtung der Aufskalierung der Herstellungsprozesse sowie der Wirtschaftlichkeit durchgeführt.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.