Natrium-Ionen Materialien und Demonstratoren für mobile und station?re Energiespeicher

Das Verbundvorhaben TRANSITION TRANSFER besch?ftigt sich mit der Entwicklung von Natriumionenbatterien (NIBs). Dabei werden die einzelnen Komponenten (Anode, Kathode, Elektrolyt) konsequent weiterentwickelt und hochskaliert. Als Kathode sollen Schichtoxide, als Anode Hartkohlenstoffe und als Elektrolyte verschiedene nichtw?ssrige Systeme eingesetzt werden. Die Funktion der besten Kombinationen sollen in gestapelten Pouchzellen demonstriert und perspektivisch auf Zellen des Formats 18650 oder 21700 übertragen werden.
Im Zentrum des Teilvorhabens der HU Berlin stehen zum einen Arbeiten zu Schichtoxiden der allgemeinen Zusammensetzung NaxDyFezMn0.55Ni0.11O2 (D=divalentes Ion (Mg oder Ca). Durch systematische Variation der Zusammensetzung sollen die elektrochemischen Eigenschaften optimiert werden. Die aussichtsreichsten Materialien werden dann im Verbund durch einen Projektpartner hochskaliert. Zum anderen wird mittels Gasanalyse w?hrend des Zellbetriebs die Stabilit?t der Zellen (Halb- und Vollzellen) unter Einsatz verschiedener Elektrolytsysteme (Carbonate, Ether und Glyoxale) untersucht, um so Nebenreaktionen zu detektieren und das Stabilit?tsfenster der Zelle zu bestimmen. Darüber hinaus soll der Einfluss von Elektrolytadditiven auf die Zellstabilit?t untersucht werden.
? Als Teil des Arbeitspakets 2 – Kathodenmaterialien
o Synthese und strukturelle Charakterisierung von Kathodenmaterialien der allgemeinen Zusammensetzung NaxDyFezMn0.55Ni0.11O2 (D=divalentes Ion (Mg oder Ca).
y und z werden dabei in Grenzen von 0< y + z < 0.15 variiert, der Natrium-Gehalt variiert zwischen 0.66 < x < 1.1
o Elektrochemische Charakterisierung der Materialien hinsichtlich Kapazit?t, Spannungsfenster, Redoxverhalten, Coulomb-Effizienz, Stabilit?t.
? Als Teil des Arbeitspakets 3 – Elektrolyte
o Untersuchungen zum Einfluss von Elektrolytadditiven wie NaPO2F2 (Natriumdiflu-orophosphat, NaF2O), Na2PO3F (Natriummonofluorophosphat, Na2FO), (CF3CH2O)3P (Tris-(2,2,2-trifluorethyl)-phosphit, TFP) und FEC (Fluorethylencarbo-nat) auf die Kathodenstabilit?t.
o Elektrochemische Untersuchungen (Lade-/Entladecharakteristik, Ratenf?higkeit, Langzeitstabilit?t).
o Gasanalytik von Halbzellen und Vollzellen mittels DEMS (differentielle elektrochemi-scher Massenspektrometrie).
Innerhalb des Verbunds verantwortet die HUB gemeinsam mit dem ZSW das Arbeitspaket 2.