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BayWISS-Kolleg Life Sciences und Grüne Technologien www.baywiss.de

Projekte im Kolleg Life Sciences und Grüne Technologien

© chuttersnap / Unsplash

Promotionsprojekte

Nature-inspired material polydopamine in Lithium-accumulator-technology and its further implementation and investigation in manufacturing processes

Klimawandel und Energieautarkie sind wichtige Themen unserer Gesellschaft. Mit wachsendem Bedarf an Energiespeichern, sowohl im stationären als auch im mobilen Bereich, kommt der Betrachtung ökologischer Aspekte eine immer größere Rolle in der aktuellen Forschung zu.

Um die Attraktivität der Elektromobilität weiter zu steigern, ist es von zentraler Bedeutung, die Energie- und Leistungsdichte der Lithium-Ionen-Batterien weiter zu erhöhen. Mit 10-fach höherer spezifischer Kapazität im Vergleich zu Graphit rückt dabei Silizium als Anodenaktivmaterial immer mehr in den Fokus. Jedoch muss neben diesem Vorteil die mechanische Instabilität durch Volumenexpansion und die geringere elektrische Leitfähigkeit überwunden werden.
Das von Muscheln als Kleber verwendete Polydopamin verfügt über eine gute Adhäsionsfähigkeit. Dieses aus der Natur abgeleitete Polymer besitzt das Potential als wasserbasierter Binder dem Elektrodenherstellungsprozess eine höhere Sicherheit zu verleihen und später einfachere Recyclingprozesse zu ermöglichen. Zusätzlich ist es möglich, Polydopamin zu karbonisieren, wodurch dieses intrinsische elektrische Leitfähigkeit erhält.
Ziel dieser Dissertation ist die Entwicklung einer Silizium-basierten Anode für moderne Batteriezellen, in der Polydopamin als ökologisch verträglicher Binder und gleichzeitig auch als elektrisch leitfähige Komponente verwendet wird. Durch eine Teilkarbonisierung bei verschiedenen Temperaturen und über unterschiedliche Prozessdauern soll der beste Kompromiss aus guten Bindereigenschaften und hoher elektrischen Leitfähigkeit erhalten werden. Die Bewertung der Langzeitperformance erfolgt mittels systematischer Charakterisierung in elektrochemischen Zelltests. Anschließend soll ebenfalls die Integration in industrielle Herstellungsprozesse vorbereitet und bewertet werden.

MITGLIED IM KOLLEG

seit

Betreuer Hochschule für angewandte Wissenschaften Landshut:

Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger

Forschungsgebiet:

  • Speichertechnologien für elektrische Energie
  • Von Rohmaterialien über Zellen, Batterien, moderne  Systemintegration hin zu netzdienlicher Anwendung

Forschungsschwerpunkte:

  • Batterietechnologie
  • Produktionsprozesse f. Batterien
  • Nachhaltige Energiespeichersysteme
  • CO2-Footprint, LCA

Gremien:

  • Wissenschaftlicher Leiter des Technologiezentrums Energie in Ruhstorf a.d. Rott der HAW
  • Mitglied im Beirat Batterieforschung des BMBF
  • Mitglied im Lenkungsausschuss der Forschungsfabrik Batterie (FFB)

Betreute Projekte:

Betreuerin Universität Bayreuth:

Prof. Dr. Christina Roth

Forschungsschwerpunkt: Materialwissenschaftliche Aspekte der elektrochemischen Energiewandlung und -speicherung z.B. in Brennstoffzellen, Batterien und der Wasserelektrolyse

Betreutes Projekt:
Nature-inspired material polydopamine in Lithium-accumulator-technology and its further implementation and investigation in manufacturing processes

Jingyu Xie

Jingyu Xie

Hochschule für angewandte Wissenschaften Landshut

Bachelor-Abschluss: Maschinenbau, RWTH Aachen

Master-Abschluss: Verfahrenstechnik, RWTH Aachen

wissenschaftliche Interessen: Elektrochemie, Li-Ionen-Batterien, Festkörperbatterien, Energiespeichersysteme, erneubare Energien, Nachhaltigkeit

Koordination

Treten Sie mit uns in Kontakt. Wir freuen uns auf Ihre Fragen und Anregungen zum Verbundkolleg Life Sciences und Grüne Technologien.

Dr. Michaela Stegmann

Dr. Michaela Stegmann

Koordinatorin BayWISS-Verbundkolleg Life Sciences und Grüne Technologien

Hochschule für angewandte Wissenschaften Weihenstephan-Triesdorf
Am Staudengarten 9 | Gebäude H21
85354 Freising

Telefon: +49 8161 716358
life-sciences.vk@baywiss.de