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#Neues aus der Industrie
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FutureCat wird an die nächste Generation von Lithium-Ionen-Batterien angeschlossen
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Ein multidisziplinäres Forscherteam arbeitet an der Entwicklung der nächsten Generation von Lithium-Ionen-Batterien. Das Ergebnis sollen Batterien mit einer längeren Lebensdauer und einer höheren Energiedichte sein, die die Leistung und Reichweite von Elektrofahrzeugen verändern könnten.
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Das FutureCat-Projekt wurde am 4. September 2019 von der Faraday Institution über einen Zeitraum von zunächst vier Jahren ab Oktober mit 11 Millionen Pfund ausgezeichnet.
Das Team, das von Prof. Serena Corr am Department of Chemical and Biological Engineering der Sheffield University geleitet wird, besteht aus den Universitäten Cambridge, Oxford und Lancaster, UCL, Isis Neutron and Muon Source, NPL und 11 Industriepartnern.
Das Projekt konzentriert sich auf das Kathodendesign, um Kathoden herzustellen, die mehr Ladung speichern, besser für längere Zyklen geeignet sind und die Ionenmobilität fördern - ein Faktor, der zu einer höheren Leistungsdichte und schnellen Aufladung beiträgt.
Das Projekt zielt auch darauf ab, die Abhängigkeit der Zellhersteller von kobalthaltigen Kathoden aufgrund ihrer Kosten und ethischen Bedenken im Zusammenhang mit dem Bergbau zu verringern.
Prof. Corr sagte, dass bei aktuellen Kathoden der Abbau im Laufe der Zeit erfolgt, was eine langfristig stabile Leistung ausschließt. Bei Hochspannungsbatterien besteht die Gefahr einer gefährlichen Reaktion zwischen der Kathode und den derzeit verwendeten Elektrolyten. "Das Projekt wird sich auch mit Additiven zur Erhöhung der Stabilität des Elektrolyten befassen", sagte Prof. Corr.
Ungewöhnlich ist, dass das Projekt neue Ansätze für die Chemie und Architektur der Kathoden untersucht.
Entscheidend ist, dass das Team Fachwissen aus verschiedenen Bereichen bezieht, mit Materialwissenschaftlern, anorganischen Chemikern, Festkörperchemikern, Physikern, Chemieingenieuren und Berechnungsexperten, um eine ganzheitliche Sichtweise zu ermöglichen.
Prof. Corr sagte, dass ein Ansatz für die Entwicklung neuer Chemikalien darin bestehen wird, neue Strukturen durch Berechnungstechniken vorherzusagen; die Vorhersagen werden an eine Gruppe synthetischer Chemie weitergeleitet, um neue Materialien zu synthetisieren, die an Elektrochemiker weitergegeben werden, um sie in Batterien zu testen.
"Der andere neue Aspekt dieses Projekts ist, dass wir auch die Architektur der Kathoden betrachten - die Partikel selbst und die Morphologie, und ob wir neue Architekturen schaffen können oder nicht, die es ermöglichen, auf diese hohen Energie- und Leistungsdichten zuzugreifen", sagte sie.
"Es ist ein sehr ehrgeiziges Programm, aber diese Art von Investition ermöglicht es uns, ein sehr umfassendes Team zusammenzustellen. Wir sind in der Lage, die Expertise jedes einzelnen aus diesen Bereichen zu nutzen und auf diese Herausforderungen anzuwenden."
FutureCat war eines von fünf Projekten, die letzte Woche von der Faraday Institution mit insgesamt 55 Mio. £ ausgezeichnet wurden. Sheffield ist auch Partner von Nextrode, einem Konsortium unter der Leitung der Oxford University mit fünf weiteren Universitäten und sechs Industriepartnern, um die Herstellung von Elektroden für Li-Ionen-Batterien zu revolutionieren. Sagte Prof. Corr: "Ein Teil dessen, was wir bei FutureCat tun, wird in Nextrode einfließen. Eine weitere Herausforderung ist es, sicherzustellen, dass neue Kathoden direkt in die Lieferkette der Fertigung gelangen können."
Nexgenna, angeführt von der St. Andrews University mit fünf weiteren britischen Partnerlabors, drei Industriepartnern und Kooperationen mit Diamond Light Source und fünf führenden ausländischen Forschungseinrichtungen, wird die Entwicklung der Natrium-Ionen-Batterie-Technologie beschleunigen. Ziel ist es, den Weg zur Kommerzialisierung einer sicheren Natrium-Ionen-Batterie mit hoher Leistung, niedrigen Kosten und einer langen Lebensdauer zu ebnen, die sich für statische Energiespeicher und Niedrigpreisfahrzeuge eignet.
Catmat, angeführt von der Bath University mit sechs weiteren Universitäten und zwölf Industriepartnern, wird die grundlegenden Mechanismen bei der Arbeit an neuartigen Kathoden untersuchen, die derzeit die Verwendung von nickel- und lithiumreichen Kathodenmaterialien verhindern. Im Bereich LiSTAR (Lithium-Sulfur Technology Accelerator) wird UCL die Initiative ergreifen, um schnelle Verbesserungen bei den Lithium-Schwefel-Technologien zu ermöglichen.