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SiC Elektroden - Höchstleistungs-Anoden aus Siliziumkarbid für lithiumbasierte Energiespeicher


Kurzfassung

Wissenschaftler der Universität Paderborn haben ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenmaterials für eine Batterieelektrode, insbesondere für eine Lithium-Ionen-Batterie entwickelt.


Hintergrund

Elektromobilität und regenerative Energieerzeugung erfordern oftmals besonders effiziente Hochleistungsenergiespeicherung, wobei insbesondere Lithium-Ionen-Batterien einen erfolgversprechenden Ansatz bieten aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Energiedichte. Lithium-Ionen-Batterien werden deshalb vielfach angewendet und finden beispielsweise Anwendung in der Unterhaltungselektronik, in tragbaren Computern wie auch in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen.


Problemstellung

In der Literatur ist zwar bekannt, Elektroden für Lithium-Ionen-Batterien aus Kompositmaterialien zu fertigen, die elementares Silizium und Kohlenstoff aufweisen. Auch die Verwendung von SiC Anoden ist bekannt, ein massentaugliches Herstellungsverfahren für derartige Elektroden steht allerdings erst mit der vorliegenden Erfindung bereit.


Lösung

Das Elektrodenmaterial umfasst nano­strukturiertes Siliziumkarbid welches sich durch die Verdampfung von silizium- und kohlenstoffhaltigen Prekursor Material zusammen mit einen Dotierstoff in einem Ofen bei über 1400°C aus der Gasphase als nanokristallines Siliziumcarbid abscheidet. Das Verfahren ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung der Elektro­denoberfläche, die eine hohe Zyklenbeständigkeit und eine hohe Energiedichte in der fertigen Batterie versprechen.

Die theoretische Speicherfähigkeit von SiC Elektroden enthaltenen Akkumulatoren liegt mit 1200 mA h/g um ein vielfaches höher, als übliche Hochleistungsmaterialien mit bis zu 350 mA h/g. Somit ist eine Verdreifachung der Energiespeicherdichte unter realen Bedingungen zu erwarten.


Vorteile

  • Einfaches, anwendungsfreundliches Verfahren
  • Hohe Energiespeicherdichte der fertigen Batterie
  • Hohe Zyklenfestigkeit für eine lange Lebensdauer der Batterie
  • Strukturierung der Elektrodenoberfläche anpassbar
  • Massentaugliches Verfahren zur Herstellung großer Oberflächen
  • Kostengünstige Ausgangsmaterialien

Anwendungsbereiche

Lithium-Ionen-Batterien finden in unterschiedlichen Bereichen Anwendung: von der Unterhaltungselektronik über tragbare Computern bis zu elektrisch angetriebenen Fahrzeugen.


PROvendis GmbH

Dr. Thorsten Schaefer
+49.208 94105-27
ts@provendis.info
www.provendis.info
Adresse
Schloßstr. 11-15
45468 Mülheim an der Ruhr



Entwicklungsstand

Demonstrationsexemplar


Stichworte

SiC Siliziumcarbid, Batterie Akkumulator, Elektrode Anode, Electrode, anode Battery, electrochemical cellSiC, Silicon Carbide, Energie, Energiespeicher

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Kontakt | Geschäftsstelle

TechnologieAllianz e. V.
Laure Wolkers
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr