Zukunftsweisende elektrochemische Energiespeicherung

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Materialien

In handelsüblichen Batterien wird für die beiden unterschiedlich geladenen Elektroden meist ein kohlenstoffhaltiges Material (z.B. synthetischer Graphit) und ein Lithium-Metall-Oxid verwendet, während ein Lithiumleitsalz - in einem Gemisch organischer Lösemittel gelöst - als Elektrolyt dient. Das Ziel im Forschungsfeld Materialien ist es, neuartige Materialien mit potenziell höheren Energiedichten zu identifizieren, die gleichzeitig sicher sind und zu niedrigeren Kosten produziert werden können. Zudem soll mit diesen eine schnelle Ladung und Entladung über viele Zyklen möglich sein. Notwendig ist dabei eine Neuentwicklung oder Optimierung sowohl der Elektroden- als auch der Elektrolytmaterialien. Um hohe Energie- und Leistungsdichten zu erreichen,- forschen die Mitglieder der Gruppe daran, unerwünschte chemische Reaktionen an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt zu minimieren oder vollständig auszuschalten. Die Entwicklung geeigneter Synthesen steht für die neuen Materialien im Vordergrund, da die Prozessführung die technischen Eigenschaften eines Materials, z.B. die Ladezyklen-Stabilität, stark beeinflusst. Ein weiterer Schwerpunkt in diesem Forschungsfeld ist die Entwicklung gänzlich neuartiger Batteriekonzepte (z.B. Magnesium-Batterie). Diese besitzen das Potenzial, deutlich höhere Speicherkapazitäten als alle bisher bekannten Konzepte zu erreichen.

Festkörperchemie

Die Forschungsgruppe Festkörperchemie beschäftigt sich mit den neuesten Batteriesystemen jenseits der heutigen Lithium-Ionen-Batterie. Dafür werden neue Materialien für elektrochemische Energiespeicher der nächsten und übernächsten Generation entwickelt und untersucht.

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Komposite & Hybridmaterialien

Das wissenschaftliche Ziel der Forschungsgruppe Komposite & Hybridmaterialien ist die Weiter-/Entwicklung neuartiger Elektrodenmaterialien für die nächste Generation an Batterien. Dafür kommen verschiedenste Präparationsmethoden wie z. B. Festkörper,- Sol-gel und hydrothermale Reaktionen zur Anwendung, um aus diesem Pool die effektivste Methode, hin zu einem hochreinen Endprodukt zu ermitteln. Zudem werden physikalische und strukurelle Charakterisierungen durchgeführt, um den Einfluss der Morphologie sowie der Atomanordnung auf die elektrochemischen Eigenschaften zu bestimmen.

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Nanomaterialien & Nano-/Mikrostrukturen

Die Forschungsgruppe Nanomaterialien & Nano-/Mikrostrukturen arbeitet an der Entwicklung von nanoskaligen Funktionsmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien. Sie setzt sich aus drei Untergruppen zusammen: Nanomaterialien & Nano/Mikrostrukturen, Feststoffelektrolyte durch Gasphasenprozesse und Nanoskalige Hybridmaterialien.

Nanomaterialien & Nano-/Mikrostrukturen

Feststoffelektrolyte

Nanoskalige Hybridmaterialien