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Posted: Jun 29, 2012

BMBF-Projekt NaKoLiA startet - Nanostrukturen für bessere Batterien

(Nanowerk News) Batterien, die länger halten, mehr Energie speichern und weniger brennbares Material enthalten: Das sind einige Ziele des Projekts „NaKoLiA“, das Mitglieder des Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) soeben beim Bundesforschungsministerium eingeworben haben. Projektstart ist der 1. Juli.
Elektroautos stehen die Deutschen grundsätzlich positiv gegenüber, doch die wenigsten haben bereits einen Wagen, der an der Steckdose tankt oder planen dessen Kauf. Neben den vergleichsweise hohen Anschaffungskosten liegt das vor allem daran, dass eine Tankladung Energie heute unter guten Bedingungen gerade einmal für rund 200 Kilometer reicht.
Die CENIDE-Mitglieder Prof. Dr. Angelika Heinzel und Dr. Hartmut Wiggers sind nun angetreten, die Lithium-Ionen-Batterien zu verbessern. Unter ihrer Leitung forschen im Projekt „NaKoLiA – Nanokomposite für Lithium-Ionen-Anoden“ zwei Teams an neuartigen Materialien für die Anode, also den Pluspol der Batterie. Die Förderung des Bundesforschungsministeriums erfolgt in der Massnahme „VIP – Validierung des Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung“, bei der es darum geht, Ergebnisse aus der Grundlagenforschung für die industrielle Verwendung weiterzuentwickeln.
Marktreife ist hier das Ziel. Daher sind auch die Ansprüche von Heinzel und Wiggers konkret formuliert: Sie wollen Gewicht, Grösse, Ladezeiten und Kosten von Lithium-Ionen-Batterien reduzieren und gleichzeitig die Speicherkapazität erhöhen. All das ohne giftige Substanzen. Ihr Material der Wahl heisst Silizium: Es ist unbedenklich, in ausreichenden Mengen verfügbar und damit günstig.
Vorangehende Arbeiten im Projekt „NETZ – NanoEnergieTechnikZentrum“ haben bereits gezeigt, dass die hier entwickelten Kompositmaterialien aus nanostrukturiertem Silizium und Kohlenstoff gegenüber dem bisherigen Stand der Technik dreimal so viel Energie speichern können. Die entscheidenden Materialien dazu stammen aus eigener Produktion, denn die Arbeitsgruppe um Wiggers kann Silizium-Nanopartikel massschneidern. „So konnten wir uns bereits an die vielversprechendsten Charakteristika heranarbeiten und sind nun überzeugt, dass unsere Anoden-Materialien neben allen anderen Vorteilen sehr lange stabil sind und sich damit Batterien mit extrem verbesserter Speicherdichte herstellen lassen“, erklärt Wiggers.
Das Ziel der Forscher ist es, die bisher zu geringe Anzahl der möglichen Ladezyklen für Silizium um den Faktor zehn zu erhöhen. Um die Ergebnisse zu verwerten, soll ein Unternehmens gegründet werden, das gemeinsam mit Industrieunternehmen die Produktion des Anodenmaterials vorantreibt.
NaKoLiA wird mit seinen Projektbeteiligten Anfang 2013 in den neu errichteten NETZ-Forschungsbau einziehen: In dessen Laboren herrscht das Prinzip der „linked facilities“, durch das eine Art Produktionsstrasse entsteht. Die untereinander verbundenen Labore ermöglichen es den Wissenschaftlern unterschiedlicher Fachdisziplinen, in bisher einzigartiger Weise zusammenzuarbeiten. So werden Nanomaterialien erforscht und – das ist das Besondere – direkt im Anschluss für energietechnische Anwendungen weiterverarbeitet und veredelt. Eine derartige Kombination aus Wissenschaft und Industrie im Bereich „Nanoenergie“ ist bisher einzigartig. Damit bietet das NETZ-Gebäude den optimalen Rahmen für derart anwendungsbezogene Projekte wie NaKoLiA. Und das Projekt eine Basis für verbesserte Elektroautos.
Träger aller VIP-Projekte ist die VDI/VDE Innovation + Technik GmbH.
Source: Universität Duisburg-Essen
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