Projekte

Modellbasierte Bewertung der Betriebsgrenzen verschiedener Zellsysteme zur Auslegung von adaptiven Schnellladestrategien entlang der gesamten Nutzungsphase

Akronym: FastChargeLongLife

Das Projekt "FastChargeLongLife" thematisiert die modellbasierte Bewertung der Schnellladefähigkeit verschiedener Materialsysteme entlang der gesamten Nutzungsdauer von Lithium-Ionen-Batterien.

Laufzeit:

10/2020 – 09/2023

Förderer:

BMBF – Bundesministerium für Bildung und Forschung

Integrierte Multi-Skalen Systemsimulation und Nachhaltigkeitsbewertung von primären und zirkulären Rohstoff-Supply Chains für Lithium-Ionen-Batterien

Akronym: SIMTEGRAL

Die übergeordnete Zielsetzung des Gesamtvorhabens SIMTEGRAL ist es, physikalisch basierte Multiskalensimulationsmodelle der wichtigsten Prozesse zur Primär- und insbesondere Sekundärrohstoffherstellung für Li-Ion-Batterien zu entwickeln und experimentell zu validieren. Diese Detailmodelle werden mithilfe einer Fließschema-Simulation miteinander verbunden, welche dann innerhalb des IC-LCE-Ansatzes integriert wird. Darauf aufbauend soll eine techno-ökonomische und soziale sowie ökobilanzielle Bewertung erfolgen, um Erkenntnisse für die Gestaltung nachhaltiger Wertschöpfungsketten zu gewinnen.

Laufzeit:

11.2020 – 10.2023

Förderer:

BMBF – Bundesministerium für Bildung und Forschung

Innovationslabor Wasserelektrolyse - Modellierungs- und Charakterisierungswerkzeuge für die Entwicklung von Wasserelektrolyseuren – Vom Material zum System

Akronym: InnoEly

Das übergeordnete Ziel des „Innovationslabors Wasserelektrolyse (InnoEly)“ ist die Erstellung eines Charakterisierungs- und Modellierungswerkzeugkastens zur Weiterentwicklung von technischen Wasserelektrolyseuren für die Produktion von grünem Wasserstoff. Das InES entwickelt dabei ein auf Maschinellem Lernen basiertes Modell zur Beschreibung von Elektrolyse-Stacks.

Laufzeit:

05/2021 – 04/2024

Förderer:

Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur

Volkswagen Stiftung

Operando-Oberflächenanalytik für Batterien mit 3D-strukturierten Anoden mit hoher Leistung und langer Nutzungsdauer

Akronym: OsabanPlus

In diesem Kooperationsprojekt mit Partnern aus Japan und Deutschland werden mit nicht-invasiven operando-Methoden neuartige Elektrodenmaterialien, wie eine Zinkoxid Konversionselektrode, untersucht. Das daraus resultierende Verständnis über die Degradationsprozesse kann angewendet werden, um Ansätze zu schaffen die verwendeten Komponenten robuster und langlebiger zu gestalten.

Mehr Informationen: magazin.tu-braunschweig.de/m-post/alternative-materialien-fuer-lithium-ionen-batterien/

Laufzeit:

01.2022 – 04.2023

Förderer:

BMBF – Bundesministerium für Bildung und Forschung

Interfaces in Composite All-solid-state Cathodes: Improving the Performance and Understanding of the Protective Coating

Akronym: InCa2

Das Projekt InCa² bündelt die Expertise deutscher und japanischer Forschungsinstitute und verfolgt das Ziel, die elektrochemische Stabilität von Sulfid-Feststoffelektrolyten im Kontakt mit beschichteten Kathodenaktivmaterialien zu untersuchen. Die implementierten Methoden umfassen sowohl experimentelle Analysen als auch mathematische Modellierung.

Laufzeit:

01.2022 – 04.2023

Förderer:

BMBF – Bundesministerium für Bildung und Forschung

Durable and Efficient Compound Electrodes for Hydrogen Generation in PEM Electrolysis

Akronym: DECoH

Das Projekt DECoH zielt darauf ab, eine Brücke vom Grundlagenverständnis zur Materialentwicklung von langlebigen und effizienten Elektroden für saure Protonenaustauschmembran-Elektrolyseure (proton exchange membrane water electrolysers - PEMWE) zu schlagen. Die teilnehmenden Partner adressieren Forschung und Entwicklung auf mehreren Ebenen: Die Universität Kyoto wird sich auf die Entwicklung neuartiger, edelmetallarmer Katalysatoren für die sauerstoffentwickelnde Elektrode, auf elektrochemische Untersuchungen dieser und auf die Erstellung von Vorschriften für die Elektrodenmodifikation konzentrieren. Die Eisenhuth GmbH & Co. KG wird neuartige Komposit-Bipolarplatten aus maßgeschneiderten Materialien herstellen, die von TOHO Titanium Co., Ltd. designt und geliefert werden, und wird zudem leitfähige Beschichtungen für Elektroden der sauerstoffentwickelnden Halbzellseite produzieren. TOHO Titanium Co., Ltd. wird außerdem poröse Transportschichten auf Ti-Basis konzipieren und entwickeln, die einen effizienten Stofftransport bei minimaler Degradation und Leistungseinbußen gewährleisten. Die TU Braunschweig wird die hergestellten Katalysatoren in elektrochemischen Testzellen / Elektrolyseuren im Labormaßstab sowie mit mathematischen Modellen / Simulationen evaluieren und daraus Richtlinien zur Optimierung von Leistung, Stabilität und Effizienz der Elektroden ableiten, wodurch eine Feedbackschleife für die Projektpartner geschaffen wird.

Laufzeit:

08.2022 – 07.2025

Förderer:

BMBF – Bundesministerium für Bildung und Forschung

Wiederaufladbare Zink-Mangan-Batterie mit pH-neutralem Elektrolyten

Akronym: ZiMaBat

Ziel des Projektes „ZiMaBat“ ist es, die erstmalige Demonstration einer wiederaufladbaren Zink-Mangan-Batterie (ZMB) im neutralen bis leicht sauren Elektrolyten mit mindestens 50 Lade/Entlade-Zyklen im AA-Format zu realisieren. Die wiederaufladbare ZMB soll eine mit etablierten Technologien, wie Blei/Gel, NiCd, und NiMH, vergleichbare Energiedichte erzielen. 
Hierfür wird im Teilvorhaben des InES das Dendritenwachstum an der Anode in Abhängigkeit der Stromdichte elektrochemisch und optisch charakterisiert. Im Anschluss soll das Dendritenwachstum durch Additive und Beschichtungen der Anode sowie durch den Einsatz von verschiedenen Abscheidetechniken inhibiert werden.
Durch Bündelung von Expertise im Bereich der Zink- und Mangan-Chemie, des Separators, des Batteriebaus und Recyclings sowie mit Hilfe einer begleitenden LCA-Studie wird eine umweltfreundliche, nicht entzündbare, leicht recyclebare Energie- bzw. Leistung-Rundzelle mit unterschiedlichem Elektrodendesign entwickelt. Die ganze Wertschöpfungskette wird vom Konsortium abgedeckt und somit sind Verwertungsmöglichkeiten für den Standort Deutschland gesichert. 
Das Projekt wird gemeinsam mit VARTA Consumer Batteries, ACCUREC Recycling, EurA, dem DECHEMA-Forschungsinstitut, GASKATEL, den Grillo-Werken und der Universität Duisburg-Essen durchgeführt. Die Firma Freudenberg Performance Materials ist assoziierter Partner des Projektes.

Laufzeit:

09.2022 – 08.2025

Förderer:

BMBF – Bundesministerium für Bildung und Forschung
Im Rahmen der Initiative Batterie 2020 Transfer

Data-Mining als Basis cyber-physischer Systeme in der Lithium-Ionen-Batteriezellproduktion

Akronym: DaLion 4.0

Das Projekt „DaLion - 4.0“ zielt durch einen übergreifenden Ansatz auf die Abbildung der Batteriezellproduktion in cyber-physischen Systemen, die den wesentlichen inhaltlichen Kernpunkt von Industrie 4.0 darstellen. Thematisch werden im Projekt unterschiedliche, übergreifende Handlungsfelder erforscht. Es werden regelungsfähige Modelle entwickelt im Sinne cyber-physischer Systeme geschaffen, die zur Planung und zielgerichteten Regelung der Batteriezellproduktion geeignet sind. Um die industrielle Anwendbarkeit der Ergebnisse zu steigern, werden geeignete Qualitätsmanagementstrategien, u.a. im Kontext von verbessertem Tracking & Tracing und der Festlegung von Quality Gates entwickelt.

Laufzeit:

01.2019 – 12.2021

Förderer:

BMBF – Bundesministerium für Bildung und Forschung

Modern electrochemistry – From fundamentals and energy applications to interactive and virtual endeavours

Akronym: MoonRide

MoonRide ist ein internationales Projekt, in dem zusammen mit der University of Rhode Island virtuelle Kursinhalte zu moderner Elektrochemie für Master-Studierende und Promovierende erarbeitet werden. Die Kursinhalte umfassen Video-Tutorials, Live-Sessions, digitale Gruppenarbeiten, virtuelle Laborführungen und einen interkulturellen Workshop.

Laufzeit:

10/2021 – 09/2022

Förderer:

DAAD – Deutscher Akademischer Austauschdienst

Alkalische Membran-Brennstoffzellen – vom Labor zur Anwendung

Akronym: AMB-REAL

Ziel des mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) finanzierten Teilprojektes ist die modellbasierte Identifikation von limitierenden Prozessen, welche die verringerte Leistungsfähigkeit von Alkalischen Membran-Brennstoffzellen (AEMFC, engl. alkaline anion exchange membrane fuel cell) unter Betrieb mit CO2 haltiger Umgebungsluft verursachen. Weiterhin sollen stabile Betriebsbereiche identifiziert werden und Strategien erarbeitet werden, mit denen die CO2 -Toleranz der Zellen erhöht werden kann.

Laufzeit:

07.2019 – 06.2022

Förderer:

Europäischer Fond für regionale Entwicklung (EFRE)

Validation Experiments for a Digital Toolbox for H2 Production

Akronym: VETO-H2

Das Projekt VETO-H2 zielt darauf ab, das bereits in Kooperation mit der schottischen Strathclyde University laufende Projekt DiTo-H2 mit experimentellen Untersuchungen zu erweitern und die frisch gestartete internationale Partnerschaft zu festigen und weiter auszubauen. Dabei werden Fragestellungen aus dem Bereich der grünen Wasserstofferzeugung mittels Hochtemperaturelektrolyse untersucht. VETO-H2 soll nun mittels experimenteller Analysen die in DiTo-H2 zu entwickelnden Modelle zu Parametrieren und Validieren. Zu diesem Zweck werden exemplarische Ionenleitermaterialien des schottischen Partners ausgetauscht und charakterisiert. 

Laufzeit:

09.2022 – 02.2023

Förderer:

MWK - Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur

Digital toolbox for hydrogen production

Akronym: DiTo-H2

Ziel des Projekts DiTo-H2 ist die Entwicklung eines Modellierungs-Frameworks, der technologische Fortschritte auf verschiedenen Ebenen abbildet und quantifiziert, wie sich Fortschritte auf der Materialebene in Leistungsverbesserungen auf der Ebene des Elektrolyseurs und des Energienetzes niederschlagen. Das Framework wird eine schnelle Entscheidungsfindung über den Mehrwert der Integration neuer Technologien und Materialien ermöglichen, sobald diese verfügbar werden. Das Projekt wird gemeinsam mit der Universität Strathclyde, Schottland, durchgeführt. 

Laufzeit:

06.2022 – 02.2023

Förderer:

RSE - Royal Society of Edinburgh