Individual project

Funder: Federal Ministry of Research, Technology and Space, former: Federal Ministry of Education and Research

Period: 2016-2019

Detailed description: 
Das Ziel des beantragten Forschungsprojektes war es, erstmals Ionentauscher-Membranen sowohl in der Anode als auch in der Kathode von Zink-Sauerstoff-Batterien (ZSB) einzusetzen, um gezielt die erreichbaren Zyklenzahlen für diesen Batterietypen zu erhöhen. Das Vorhaben sollte zudem ermöglichen, die erlangten Ergebnisse zu ZSBs auf weitere wässrige Batterie-Systeme zu übertragen. Insbesondere die angestrebten wissenschaftlichen und technologischen Erkenntnisse zur Anode können für eine Vielzahl von weiteren Metall-Sauerstoff-Batterien sowie weitere Post-Lithiumionen-Batterien relevant sein, um höhere Zyklenzahlen und eine längere Lebensdauer zu erreichen. Hierfür sollten im Projekt neuartige Elektroden entwickelt werden, und deren Leistungsfähigkeit sollte in Demonstrator-Zellen praktisch getestet werden. Ziel war hierbei durch weitere Optimierungsschritte die Zyklenzahl für den stabilen, Degradations-ärmeren Betrieb von ZSBs zu erhöhen. Zunächst wurden hierfür die bisher bekannten Gründe für die geringe praktisch erreichbare Energiedichte von ZSBs auf Elektroden-Ebene im Detail analysiert und bewertet. Hieraus wurden Maßnahmen abgeleitet, mit denen eine erhöhte Lebensdauer und erhöhte Zyklenstabilität auch für den Vollzellen-Betrieb erreicht werden konnten. Ein Hauptziel war es dabei, die Menge an eingesetztem Flüssigelektrolyt in ZSBs durch das Einbinden eines Ionentauscher-Materials in Vollzellen so zu verringern, dass die derzeit auftretenden Degradationsprozesse sowohl an der Anode ("electrode shape change" und Dendritenbildung) als auch der Kathode (Katalysator- und Kohlenstoff-Zersetzung) vermindert werden können.