Eren Gayretli

CARBAT - Calcium Rechargeable Battery Technology

Batterien haben eine immense Bedeutung für unser tägliches Leben und die Zahl der möglichen und immer spezifischeren Anwendungen wächst ständig. Lithium-Ionen-Batterien (LIB) sind heute die am weitesten entwickelten Akkusysteme. Sie werden für ein sehr breites Spektrum von Anwendungen eingesetzt, von Handys bis hin zu Elektroautos.

In einigen Bereichen bleibt jedoch ein tragfähiges Szenario aufgrund der hohen Materialkosten und der noch zu geringen Energiedichte von LIB als Akkuspeicher außer Reichweite.

 

Multivalente Zellchemien auf Basis von Calcium- oder Magnesium-Metallelektroden gelten als vielversprechend, da sie sowohl hinsichtlich der spezifischen Kapazitäten der Anodenmaterialien als auch deren Verfügbarkeit den LIBs überlegen sind und diese in Zukunft in bestimmten Anwendungsbereichen (z. B. stationäre Speicherung) ersetzen könnten.

 

Im Rahmen von Horizon 2020 fördert die Europäische Union die Forschung an wiederaufladbaren Calcium-Ionen-Batterien (CIB), an der sich auch das Fraunhofer ISIT und seine Partner (CISC, Chalmers University) mit dem Projekt CARBAT beteiligt sind.

 

Das Ziel von CARBAT ist die Erforschung und Entwicklung neuer Kathodenmaterialien und Elektrolyte, die  die eine reversible Speicherung von Ca2+-Ionen in Zellen ermöglichen. Dabei erforscht das Fraunhofer ISIT die Möglichkeiten der Integration dieses neuartigen Materialien in eine Pilotfertigung. Im Rahmen von CARBAT konnte das ISIT die weltweit erste Calcium-Ionen-Zelle in Pouch-Technologie herstellen und damit die prinzipielle Eignung einer Ca(II)-Zellenchemie für den gesamten Fertigungsprozess nachweisen. 

 

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Das Fraunhofer ISIT bietet kundenspezifische Batterieentwicklungen auf Li-Polymer-Basis mit weit reichender Anpassbarkeit z.B. bezüglich der Schnelllade-/entladefähigkeit, der Belastbarkeit und der Langlebigkeit. Am ISIT steht eine komplette Prozesskette von der Pastenaufbereitung über die Konfektionierung bis zur Charakterisierung zur Verfügung für Einzelzellen bis hin zu Hochleistungsspeichersystemen.