Leclanche konnte mit neuen Kathodenmaterialien erfolgreich drei Generationen von Hochenergie- Lithium-Ionen-Zellen bauen, die sich prinzipiell hinsichtlich ihrer Energiedichte für die Anwendung in Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugen (PHEV) eignen. Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge werden sich als erster kommerziell erfolgreicher Schritt auf dem Weg der Elektromobilität durchsetzen. In drei Entwicklungszyklen wurde dabei eine Standardzelle mit Standard-NCM-Material, eine Zellchemie mit Hochvolt-Spinell und eine Zellchemie mit Hochenergie-NCM als Kathodenmaterial entwickelt. Die erste Zellchemie mit einer marktverfügbaren Klasse an Kathodenmaterial diente dabei als Referenz. In der zweiten Generation sollte durch eine Zellchemie mit höherer Zellspannung die praktisch bedeutsame spezifische Energiedichte gesteigert werden. In der dritten Generation wurde ein neuartiges NCM-Material mit hoher Kapazität verarbeitet. Das Zellverhalten, insbesondere sichtbar in der Zyklenstabilität, hängt stark vom Entwicklungsstand bzw. den Optimierungsmöglichkeiten, die durch die eingeschränkt verfügbaren Mengen an den neuen Rohmaterialien sowie neuen, hohen Anforderungen an Binder und Elektrolyten etc. bestimmt waren, ab. Besonders bei den neuen Kathodenmaterialien wird das Zellverhalten stark von einem abgestimmten Zusammenspiel von Aktivmaterial, Bindern und Additiven, Verarbeitung des Slurries, aber auch der Prozessierung in der Zellfertigung bestimmt. Die Wahl eines geeigneten Elektrolyten ist von besonderer Bedeutung und konnte im Projekt noch nicht umfassend bearbeitet werden. Dieser Aspekt bietet daher weitere Optimierungsmöglichkeiten. Im Projektfokus stand vor allem die Rezepturentwicklung, deren erfolgreicher Abschluss zukünftig ein weiteres Screening von Elektrolyten, Additiven und Parametern erlauben wird.

    Leclanche developed three generations of high energy lithium ion cells with new cathode materials which can be used for application in plug-in hybrid electric vehicles (PHEV) due to their comparatively high energy density. Plug-in electric vehicles will be a first step towards electro mobility. During the project, cells with standard NCM material, a high voltage cell with a high voltage spinel and a cell with high energy NCM material were built in three development cycles. The first generation with standard NCM, a material class that is already commercially available, served as reference cell. A cell with higher voltage was realized in the second generation with a high voltage nickel-manganese spinel to increase the practically important specific energy density. The third generation used a novel high capacity NCM material. Cell performance, primarily seen in the cycling stability, depended on the degree of development. Particularly the novel cathode materials need a balanced interaction between the active material, binder and conducting additives. Processing of the slurry is influencing the cell characteristics as well as the processing conditions during cell assembly and formation. Moreover, the choice of a suitable electrolyte is of high importance but could not be tackled extensive within the project. The focus was on the development of slurry recipes which could be completed successfully.


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    Titel :

    2014 08 01470HE-Lion. Verbundprojekt: LiB2015: Helion - Hochenergie-Lithiumionen-Batterien für die Zukunft. Abschlussbericht


    Beteiligte:
    Jutz, Günther (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2013


    Format / Umfang :

    35 Seiten, Bilder, Tabellen


    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch