Untersuchungen zu Technologien zur vakuumtechnischen Abscheidung von elektrischen Funktionsschichten für Aluminiumbatterien - Abschlussbericht zum Verbundprojekt "Die Aluminiumbatterie: Herausforderungen für die industrielle Fertigung" - Akronym: ProBaSol

Abstract

Die Bundesregierung hat sich zum Ziel der Treibhausgasneutralität bis 2045 bekannt. Das deutsche Klimaschutzgesetz sieht vor, bis zum Jahr 2030 den Ausstoß von Treibhausgasen um 65 Prozent und bis 2040 um 88 Prozent gegenüber dem Niveau von 1990 zu reduzieren. Dies setzt einen beschleunigten Ausbau der erneuerbaren Energien und eine signifikante Reduzierung des Primärenergieverbrauchs voraus. Dafür stellen Energiespeicher mit z.T. unterschiedlichen Spezifikationen eine Grundvoraussetzung dar. Im Mittelpunkt dieses Verbundprojekts stand die Implementierung einer neuartigen Technologie zur Fertigung elektrochemischer Energiespeicher auf Aluminiumbasis als Alternative zu Lithium basierten Batteriesystemen. Das FEP befasste sich innerhalb dieses Projekts zunächst mit der Abscheidung von verschiedenen Varianten von Vanadiumoxid mittels Magnetronsputtern. Diese Schichten sollten als aktive Materialien (Elektrolyt und Kathode) in Al3+-Ionen basierten Batteriezellen eingesetzt werden. Leider konnten trotz weitreichender Versuche keine elektrochemisch geeigneten Materialien erzeugt werden, sodass ein Wechsel der Zielstellung erfolgte. Von da an befasste sich das FEP mit der Herstellung von Stromableitern für o.g. Batteriezellen. Die Abscheidung erfolgte mittels Sputterns auf Grafitfolien.

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The German government has committed to the goal of greenhouse gas neutrality by 2045. The German Climate Protection Act provides for a 65% reduction in greenhouse gas emissions by 2030 and an 88% reduction by 2040 compared to 1990 levels. This requires an accelerated expansion of renewable energies and a significant reduction in primary energy consumption. Energy storage systems, some of which have different specifications, are a basic prerequisite for this. The focus of this joint project was the implementation of a new technology for the production of aluminum-based electrochemical energy storage systems as an alternative to lithium-based battery systems. Within this project, the FEP initially dealt with the deposition of different variants of vanadium oxide using magnetron sputtering. These layers were to be used as active materials (electrolyte and cathode) in Al3+ ion-based battery cells. Unfortunately, despite extensive trials, no electrochemically suitable materials could be produced, so the objective was changed. From then on, the FEP focused on the production of current collectors for the above-mentioned battery cells. Deposition was carried out by sputtering graphite foils.