ASSESS - Fortschrittliche elektrische Festkörper-Energiespeichersysteme durch wissensbasiertes Design

Die elektrische Energiespeicherung ist ein globales Forschungsthema. Das Erreichen hoher Energie- und Leistungsdichten ist der Schlüssel für Energiespeichersysteme der nächsten Generation für verschiedene Anwendungen, ist jedoch eine äußerst anspruchsvolle Aufgabe. Im Allgemeinen geht eine hohe Leistungsdichte mit einer niedrigen Energiedichte einher und umgekehrt. Beides wird jedoch gleichzeitig für verschiedene Anwendungsbereiche benötigt, z. B. für Stromquellen für Elektrofahrzeuge oder Speichersysteme zur Flexibilisierung des Stromnetzes. In diesen Systemen muss Energie mit Gleichspannungen gespeichert und an Motoren oder Geräte geliefert werden, die Wechselspannungen benötigen. Eine hohe Energiespeicherdichte ist notwendig, um eine langfristige Energieversorgung zu gewährleisten, während eine hohe Leistungsdichte erforderlich ist, um Stromschwankungen auszugleichen, die durch das sehr schnelle (~100 kHz) Schalten von Leistungshalbleiterdioden in AC/DC-Wechselrichtern auftreten. Eine mögliche Lösung ist der Einsatz von Batterien mit hoher Energiedichte als Speicherelemente und Kondensatoren mit hoher Leistungsdichte (DC-Link-Kondensatoren) zur Stromkompensation. Ziel des COMET-Projekts ASSESS ist es, industriell relevante Kernmethoden und Kompetenzen (in Bezug auf Verarbeitung und Charakterisierung) zu entwickeln, um die Leistung und Langzeitstabilität von keramischen Festkörperbatterien (CSSBs) und Dünnschicht-Keramikkondensatoren (TFCCs) für die langfristige Energiespeicherung und Stromkompensation im Bereich der Elektromobilität und Stromnetzanwendungen zu steigern. Eine Kombination aus Herstellungs-, fortschrittlichen Charakterisierungs- und Simulationsmethoden soll eine solide Grundlage bieten, um die Leistung von CSSBs und TFCCs über den Stand der Technik hinaus zu verbessern in Bezug auf (1) spezifische Energiedichten für TFFCs, (2) spezifische Leistungsdichten für TFCCs, (3) Hochspannungsfähigkeit, (4) ausreichende Miniaturisierungsfähigkeiten, (5) erhöhte Sicherheit, (6) Umwelt- und Gesundheitsfreundlichkeit, (7) hohe Zuverlässigkeit in Bezug auf langfristige Zyklenleistung und -stabilität, geringe Degradation und hohe (mechanische und funktionale) Stabilität über einen weiten Temperaturbereich.