MagiC -

Die wiederaufladbare Magnesiumbatterie gilt als ein potentieller Nachfolger der Lithium-Ionenbatterie im Bereich der Elektromobilität. Magnesium lässt sich im Gegensatz zu Lithium elektrochemisch dendritfrei abscheiden und wieder auflösen.

Kurzbeschreibung

Ausgangssituation/Motivation

Die hohe volumetrische Kapazität von Magnesium von 3832 mAh/cm3 (Lithium: 2062 mAh/cm3) kann genutzt werden, um im Verbund mit einem optimierten Elektrolyt sowie einer geeigneten Insertionskathode eine Batterie mit einer Energiedichte bis zu 500 Wh/kg (Lithium: bis 300 Wh/kg) zu bauen.

Inhalte und Zielsetzungen

Eine derartige Batterie würde die Attraktivität elektrisch angetriebener Fahrzeuge deutlich erhöhen. Aufgrund seiner verglichen mit Lithium geringeren Reaktivität bietet Magnesium auch sicherheitstechnisch erhebliche Vorteile. Hinzu kommen die erheblich höhere Verfügbarkeit des Magnesiums und seine bessere Umweltverträglichkeit. Diesen Vorteilen stehen eine Reihe von Hindernissen gegenüber, die im MagIC-Projekt überwunden werden.

Methodische Vorgehensweise

Von zentraler Bedeutung ist die Entwicklung eines Elektrolyts, der die reversible elektrochemische Abscheidung und Auflösung des Magnesiums an der Anode gewährleistet. Gleichzeitig muß der Elektrolyt so oxidationsstabil sein, daß er die reversible Ein- und Auslagerung von Magnesiumionen in ein Kathodenmaterial bei Potentialen oberhalb von 3 Volt bezogen auf die Magnesiumelektrode ermöglicht. Im MagIC-Konsortium haben sich unter der Federführung des AIT Experten zu jedem dieser Problemfelder zusammengeschlossen, um die Batterietechnologie der Zukunft zu entwickeln. Auf der Anodenseite kooperiert die Technische Universität Graz bei der Optimierung des Elektrolyts mit den Experten des Leichtmetallkompetenzzentrums Ranshofen GmbH, die einen Herstellungsprozess für dünne Magnesiumfolien als Anodenmaterial entwickeln. Die reversible elektrochemische Abscheidung und Auflösung ist mit herkömmlichen organischen Elektrolyten, wie sie z.B. in der Li-Ionenbatterie verwendet werden, nicht möglich. Darum sollen entweder Magnesium-Organoborat-Elektrolyte oder Gemische sogenannter ionischer Flüssigkeiten eingesetzt werden. Diese Elektrolyte müssen weiter optimiert werden, um ein neuartiges Kathodenmaterial verwenden zu können, das von den Kooperationspartnern im AIT Mobility Department entwickelt wird.

Durch einen Insertions-/Extraktionsprozess der Magnesiumionen bei einem Potential jenseits von 3 Volt gegen die Magnesiumelektrode wird eine bisher unerreichte Energiedichte solcher Zellen ermöglicht. Bereits in einer frühen Phase der Komponentenentwicklung wird der Unternehmenspartner AVL List GmbH die Partner im Bereich der Sicherheit, des Zellmanagements sowie des Batteriedesigns mit leistungsfähiger Simulationssoftware für die Zellprozesse auf der Basis experimenteller Meßdaten unterstützen. Die langjährige Erfahrung eines Batterieherstellers wird dem Konsortium über den Unternehmenspartner VARTA Micro Innovations GmbH für die
Herstellung des Funktionsmusters und dessen Test zur Verfügung gestellt.

Ergebnisse und Ausblick

Da die Herstellungsprozesse der Komponenten einer Magnesiumbatterie jenen für die Lithium-Ionenbatterie entsprechen, ist ein problemloser Übergang vom Herstellungsverfahren der Lithium-Ionen- zur jener der Magnesiumbatterie zu erwarten.

Projektbeteiligte

Projektleitung

AIT Austrian Institute of Technology GmbH
Prof. Dr. Atanaska Trifonova

Projektpartner

  • LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen GmbH
    Dr. Christian M. Chimani
  • Varta Micro Innovation
    Dr. Martin Schmuck
  • Technische Universität Graz - Institut für Chemische Technologie von Materialien
    Prof. Dr. Bernhard Gollas
  • AVL List GmbH
    Dr. Thomas Traussnig

Kontaktadresse

AIT Austrian Institute of Technology GmbH
Prof. Dr. Atanaska Trifonova

Tel.: +43-050-550-6070
Fax: +43-050-550-6595
E-Mail: atanaska.trifonova@ait.ac.at

Dieses Projekt wurde im Rahmen des Programms "Mobilität der Zukunft" vom bmvit finanziert.

Weiterführende Informationen finden Sie im Infonetz der FFG.

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