Kalium-basierte Festk?rperbatterien für Technologiediversit?t und Resilienz

Das Verbundvorhaben KaFeBar besch?ftigt sich mit der Entwicklung von Festk?rperbatterien mit Kalium als Transportion. Ziel ist dabei die Entwicklung von Festk?rperbatterien ohne den Einsatz ressourcenkritischer Elemente wie Lithium, Kobalt oder Nickel. Eine ganz ?hnliche Motivation steckt hinter der Entwicklung von Natrium-Festk?rperbatterien. Im Vergleich dazu ist die Forschung auf Kalium-Festk?rperbatterien aber noch explorativer, da bisher kaum Arbeiten ver?ffentlicht sind. Ein potentieller Vorteil gegenüber Natrium ist, dass der ?Verlust“ and Zellspannung gegenüber Lithium-Festk?rperbatterien geringer ausfallen kann, als es für Natrium der Fall ist. Motiviert wird dies durch die Position von Kalium in der elektrochemischen Spannungsreihe, allerdings erfordert der Bau einer Batterie die Kombination von zwei geeigneten Elektrodenmaterialien, so dass ein Beleg für die hohe Zellspannung noch zu erbringen ist. Bei Erfolg w?ren Kalium-basierte Batterien aber hochattraktiv und die schnelle Entwicklung von Natriumionenbatterien in China zeigt, dass alternative Zellsysteme recht schnell entwickelt werden k?nnen, sofern diese intensiv in Betracht gezogen werden. Im Gegensatz zur Forschung auf Lithium-Festk?rperbatterien, für welche Materialien zumindest teilweise kommerziell erh?ltlich sind, gibt es für Kalium-Festk?rperbatterien bisher kaum kommerziell erh?ltlichen Materialien, so dass, mit teilweiser Ausnahme von Graphit, alle relevanten Zellkomponenten selbst synthetisiert, charakterisiert und kombiniert werden müssen.
Der Verbundpartner HUB besch?ftigt sich im Projekt mit der Entwicklung und Untersuchung von Anodenmaterialien für Kalium-Festk?rperbatterien. Aufgrund des sehr frühen Entwicklungsstadiums sollen als Anodenaktivmaterial insbesondere Graphite untersucht werden. Die Untersuchungen er-folgen in engem Austausch mit dem Konsortium, insbesondere mit dem KMU (Wolfram Chemie). Aufgrund der eingeschr?nkten Kapazit?t (KC8) sollen zus?tzlich M?glichkeiten erforscht werden, die Speicherkapazit?t zu erh?hen. Die im TVB verfolgten Ans?tze beinhalten adressieren hier Metalle/Legierungen, ungeordnete Kohlenstoffmaterialien sowie Metallphosphide. Die Funktion der Zelle soll durch Nutzung von anorganischen (sulfidischen) und polymeren Festelektrolyten (FE) gew?hrleistet werden, die von Projektpartnern entwickelt werden. Ebenso werden im Verbund Kathodenmaterialien, die Stabilit?t der Grenzfl?chen sowie Sicherheitsaspekte untersucht.
Im Zentrum des Teilvorhabens der HU Berlin stehen Arbeiten zu Graphit, sowie noch explorativer zu Metallen/Legierungen sowie Kohlenstoffen und Phosphiden.