Technologie

Lithium-Schwefel-Batterien für die Luftfahrt

20.12.2019 - Konsortium entwickelt Produktionsprozess für Hauptkomponente verschiedener Batterietypen.

Batteriesysteme gewinnen auch in der Luftfahrt immer mehr an Bedeutung – nicht in erster Linie für die Energie­versorgung des Antriebs, sondern als Energie­lieferant für Hilfs­systeme. Denn ebenso wie die Flotten der Automobil­hersteller müssen auch die Flugzeuge zukünftig weniger CO2-Ausstoß bei gleicher Leistung bieten. In einem neuen Projekt entwickeln Forscher jetzt Komponenten für leichte Hoch­leistungs­batterien auf Lithium-Schwefel-Basis. Solche Li-S-Batterien besitzen das Potenzial für den Bau von Batterie­systemen mit hoher Energie­dichte und gleich­zeitig geringem Gewicht. In ihnen sind keine schweren Metalle in der Kathode enthalten wie bei Lithium-Ionen-Batterien. Allerdings sind Li-S-Batterien heute noch nicht so ausgereift wie Li-Ionen-Batterien, insbesondere hinsichtlich der Zyklen­festigkeit.

Ein Konsortium unter Leitung von Airbus nimmt sich jetzt den Heraus­forderungen der Weiter­ent­wicklung und Optimierung von Li-S-Batterien für die Luftfahrt an. Auf Basis von Anforderungen und Last­profilen, wie sie bei Airbus auch für andere Entwicklungen genutzt werden, wollen die Forscher den Entwicklungs­stand der Li-S-Batterie­technologie voran­treiben. Neben der Verbesserung der Kathode aus Schwefel und Kohlenstoff mit Hilfe neuer Verarbeitungs­verfahren und der Erprobung von Hybrid­systemen für den Elektrolyt – also der Mischung von Flüssig- und Fest-Elektrolyt – ist die Herstellung der Lithium-Metall-Anode durch einen neuen, elektro­chemischen Prozess eines der Kern­themen des Projekts.

Bisher werden Li-Metall-Anoden, die außer in Li-S-Batterien auch in einigen Typen von Li-Ionen-Batterien sowie in Fest­körper­batterien eingesetzt werden, mit Hilfe von gewalzten Li-Folien hergestellt. Diese können heute jedoch nicht viel dünner als dreißig Mikro­meter hergestellt werden, denn Lithium­metall neigt dazu, an anderen Ober­flächen zu kleben. Deswegen muss eine gewisse Dicke für eine minimale mechanische Stabilität gegeben sein. Weil dreißig Mikro­meter jedoch oft mehr sind, als die Zelle elektro­chemisch benötigt, schleppen diese Zellen unnötiges Gewicht und unnötige Kosten mit.

Um das zu ändern, arbeitet die Abteilung Galvano­technik des Fraunhofer-IPA an einem elektro­chemischen Prozess, mit dem beliebig starke Lithium­schichten in einem Schritt auf Metall­folien auf­gebracht werden können. Ein solcher Prozess bietet die Möglich­keit, genau die Menge an Lithium auf die Elektrode zu bringen, die technisch benötigt wird. Außerdem können nicht nur glatte, sondern auch strukturierte Elektroden­folien beschichtet werden. Mit dieser Entwicklung erweitert das Fraunhofer-IPA die Palette an Produktions­prozessen für eine Haupt­komponente von verschiedenen Batterie­typen und hilft, zukünftig Kosten und Ressourcen bei der Batterie­zell­fertigung einzu­sparen. Elektro­chemisch basierte Abscheide- oder Applikations­prozesse haben das Potenzial, bei Umgebungs­bedingungen techno­logisch wichtige Metall­schichten zu erzeugen, die sonst nur durch sehr aufwändige Verfahren herstellbar sind.

Fh.-IPA / RK

Weitere Infos:

Erleben Sie unsere neue HiScroll – die ölfreien Vakuumpumpen von Pfeiffer Vacuum

Die HiScroll Serie besteht aus drei ölfreien und hermetisch dichten Scrollpumpen mit einem nominellen Saugvermögen von 6 – 20 m³/h. Die Pumpen zeichnen sich insbesondere durch ihre hohe Leistung beim Evakuieren gegen Atmosphäre aus. Ihre leistungsstarken IPM*-Synchronmotoren erzielen einen bis zu 15% höheren Wirkungsgrad in Vergleich zu konventionellen Antrieben.

*Interior Permanent-Magnet

Pfeiffer HiScroll Pumpen Video

Erfahren Sie mehr über die neue HiScroll Vakuumpumpe

Newsletter

Die Physik in Ihrer Mailbox – abonnieren Sie hier kostenlos den pro-physik.de Newsletter!

Die äußerst leisen, kompakten, ölfreien Pumpen

Die Modelle der neuen Scrollpumpenbaureihe HiScroll von Pfeiffer Vacuum sind ölfreie, hermetisch dichte Vakuumpumpen. Die kompakte Bauweise sowie leiser und vibrationsarmer Betrieb zeichnen die Neuentwicklungen besonders aus.

Erleben Sie unsere neue HiScroll – die ölfreien Vakuumpumpen von Pfeiffer Vacuum in 3D!

 

HiScroll FunktionsVideo

 

Erfahren Sie mehr über die neue HiScroll Vakuumpumpe

Bleistift, Papier und die eine Idee, die die Zukunft verändert

Quantentechnologie, künstliche Intelligenz, additive Fertigung: Michael überführt neueste Erkenntnisse in fortschrittliche Technologien bei ZEISS. Was ihn antreibt? „Einfluss darauf nehmen, wie unsere Gesellschaft lebt und arbeitet.“

Mehr Informationen

MOVIA- 2-Axis Scan Head for Marking & Coding Applications

Visit our website for more information

Bleistift, Papier und die eine Idee, die die Zukunft verändert

Quantentechnologie, künstliche Intelligenz, additive Fertigung: Michael überführt neueste Erkenntnisse in fortschrittliche Technologien bei ZEISS. Was ihn antreibt? „Einfluss darauf nehmen, wie unsere Gesellschaft lebt und arbeitet.“

Mehr Informationen

MOVIA- 2-Axis Scan Head for Marking & Coding Applications

Visit our website for more information