Entwicklung der Natrium-Ionen-Technologie für Industriell Skalierbare Energiespeiche

Ziel des Verbundvorhabens ENTISE ist die Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien (Zellebene) auf Basis gut verfügbarer Materialien. Im Gegensatz zu bestehenden Verbundvorhaben wie Transition_Transfer, ist ENTISE ein großer Verbund, d.h. es werden Materialfragen und technische Prozesse auf einer breiteren Basis beforscht.
Im Gesamtvorhaben werden vier Hauptaufgaben adressiert:
i) Steigerung der Speicherkapazität der Schlüsselkomponenten Kathode und Anode mit Hilfe einer verständnisbasierten Materialoptimierung inkl. Elektrolytanpassung,
ii) Verbesserung der Zyklenstabilität mittels zielgerichteter Optimierung der Aktivmaterialmorphologie, -beschichtungen, Elektrodenformulierung inkl. Elektrolyt-Additivie-rung,
iii) Skalierung der Materialsynthese in den vorindustriellen Bereich,
iv) Entwicklung belastbarer Labormuster und Prototypen im Rundzelldesign und deren Untersuchung in praxisrelevanten Einsatzszenarien.
Die Durchführung des Projekts wird über 11 Arbeitspakete erfolgen (siehe Gesamtvorhabenbeschreibung). Die HU Berlin (HUB) bringt sich in den Verbund insbesondere in die Arbeitspakete 3 (Kathodenmaterialien, AP-Leitung) und 10 (Charakterisierung) ein. Die HUB entwickelt dabei insbesondere Schichtoxidmaterialien und setzt mit der Festkörper-NMR eine Spezialmethode ein.

Folgende Kernaspekte sind Ziele der HUB im Teilvorhaben:
a) Synthese und Charakterisierung von Schichtoxiden mit der allgemeinen Zusammensetzung Nax[Cu/Ni,Mn,Fe + Ti]O2.
b) Bau von Knopfzellen und Bestimmung des Verhaltens der hergestellten Materialien in Natrium-Ionen-Batterien.
c) Systematische Variation und Optimierung der Zusammensetzung hinsichtlich reversibler Ka-pazität, Natriumgehalt und Zyklenstabilität. Bestimmung von aussichtsreichen Zusammensetzungen, welche von Projektpartnern (IBU-Tec, ZSW) skaliert werden können.
d) Aufklärung des Reaktionsmechanismus während des Ladens/Entladens, u.a. durch Koope-ration mit FZ Jülich (AG Kaghazchi, DFT-Rechnungen)
e) Untersuchungen der Struktur der Materialien mittels Festkörper-NMR.