Mit dem neuen Projekt „RoSiLIB“ leistet das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden einen entscheidenden Beitrag hin zu einer CO₂-neutralen Energieversorgung in der Mobilität. Dafür werden gemeinsam mit den Partnern des Instituts für Ionenstrahlphysik und Materialforschung am Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf e. V., der E-Lyte Innovations GmbH, der NANOVAL GmbH & Co. KG, der VON ARDENNE GmbH und der Custom Cells Itzehoe GmbH neue hochenergetische Anoden für Lithium-Ionen-Batterien entwickelt.

Der von der Bundesregierung geforderte und geförderte vollständige Umstieg auf die Elektromobilität wird nur mit solchen Lösungen möglich, die den Umstieg von fossilen auf elektrochemische Energieträger befördern. Die Verbesserung von Lithium-Ionen-Batterien hinsichtlich Kosten, Rohstoff- und Energieeffizienz ist dabei ein wichtiger Schritt.

Die anvisierte innovative Anode wird im Projekt entlang der gesamten Wertschöpfungskette entwickelt, um den notwendigen Verbesserungen der Batteriezellen für die Elektromobilität gerecht zu werden. Entscheidend ist dabei die Weiterentwicklung einer neuen kostengünstigen Herstellungsroute für nanoporöse Silizium-Mikroteilchen. Diese sollen genutzt werden, um großformatige Hochenergiebatteriezellen aufzubauen, die mit den bisherigen Anodenmaterialien mit hoher Energiedichte nicht herstellbar sind.

Das Projekt geht die bisher ungelösten Herausforderungen großformatiger Zellen gleich auf mehreren Ebenen an: sowohl für den Volumensprung des Aktivmaterials als auch das Ausgasen des Elektrolyten werden Lösungen entwickelt.

Die Forschenden am Fraunhofer IFAM in Dresden beschäftigen sich innerhalb von „RoSiLIB“ hauptsächlich mit der Weiterentwicklung des nanoporösen Siliziums und passen die innere Struktur der Teilchen weiter an die Anforderungen der Batterie an. Dazu muss die Entstehung der Struktur bei der Pulververdüsung von Siliziumlegierungen besser verstanden werden. In diesem Teilvorhaben werden dazu die Ergebnisse von Verdüsungsexperimenten und Simulationsrechnungen zusammengeführt. Gleichzeitig wird die chemische Aufarbeitung der Pulver weiterentwickelt und skaliert, so dass bis zu 500 g nanoporöses Silizium pro Tag hergestellt werden können.

Innerhalb des Projekts kann das Fraunhofer IFAM Dresden seine umfassende Kompetenz in den Bereichen der Rascherstarrung, der chemischen Synthese und der Entwicklung von Hochleistungsbatterien eindrucksvoll einsetzen und weiteres Know-how für zukünftige Fragestellungen aufbauen.

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