Ziel des NERO-Projekts ist es, Lithium-Ionen-Zellen mit hoher Energie und hoher Leistung in industrietauglichen Zellformaten zu entwickeln und zu demonstrieren, um sowohl die Leistungsabgabe als auch die Energiedichte auf der Grundlage von Anoden- und Kathodenmaterialien mit hoher Kapazität zu optimieren.
Im Rahmen des Projekts werden zwei Ansätze zur Verbesserung der Zellleistung im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik untersucht und deren jeweilige Vor- und Nachteile wissenschaftlich bewertet:
- Hochspannungsansatz:
Einsatz von Zellen mit einer einkristallinen NMC-Kathode mit mittlerem Nickelgehalt (Ni = 60 %), die bei einer erhöhten Abschaltspannung (bis zu 4,5 V) betrieben werden. Ziel ist es, den Delithiierungsgrad und damit die Kathodenkapazität zu erhöhen. - Ansatz mit extrem hohem Nickelgehalt:
Einsatz eines NMC-Materials mit extrem hohem Nickelgehalt (Ni = 91 %), das im Vergleich zu Materialien mit geringerem Nickelgehalt eine höhere spezifische Kapazität bietet. Diese Zellen werden bei einer Standard-Abschaltspannung betrieben.
Bei beiden Ansätzen kommen Silizium-Verbundwerkstoffe der nächsten Generation als Anoden zum Einsatz, um die Energiedichte im Vergleich zu herkömmlichen Systemen auf Graphitbasis weiter zu steigern.
Derzeit wird die wirtschaftliche Rentabilität dieser Aktivmaterialkombinationen vor allem durch eine unzureichende Zyklenlebensdauer aufgrund der Elektrolytdegradation eingeschränkt. Maßgeschneiderte Elektrolyte sind daher ein entscheidender Faktor, um das volle Potenzial dieser Konzepte auszuschöpfen.
Beide Optimierungsstrategien werden in Pouch- und Zylinderzellen getestet und an verschiedene Anwendungsbereiche angepasst.
Projektpartner
- VARTA Microbattery GmbH
- V4Smart GmbH & Co. KG
- ANDREAS STIHL AG & Co. KG
- Technische Universität München – Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik (EES)
- Technische Universität München – Heinz-Maier-Leibnitz-Forschungsneutronquelle (FRM II)
- Technische Universität München – Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswirtschaft (iwb)
- Technische Universität München – Lehrstuhl für Technische Elektrochemie (TEC)
