Kollagen als Binder für wasserbasierte Na-Ionen-Batterien und Superkondensatoren (KoBiNa)

AUFGABENSTELLUNG | MOTIVATION

Li-Ionen-Batterien stellen aktuell die vorrangig einge­setzte Techno­logie im Bereich der Energie­speicher dar. Sie enthalten neben seltenem und teurem Lithium weitere ökolo­gisch und toxiko­logisch bedenk­liche Kompo­nenten, was Auswir­kungen auf Arbeits­schutz, Anwendungs­sicher­heit und Recycling hat. Bei der Suche nach alter­nativen Lösungen sind Na-Ionen-Batterien und wasser­basierte Systeme viel­ver­sprechende Ansätze.

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

Das Projekt fokussiert sich auf den Binder als wichtigen Bestand­teil von Ionen­batterien, der für eine homo­gene Verteilung und Verbin­dung der aktiven Kompo­nenten sowie mecha­nische Stabi­lität sorgt und den elek­trischen Kontakt und Ionen­transport erleichtert. Der aktuell etablierte Binder Poly­vinyliden­fluorid (PVDF) enthält einen hohen Fluor­anteil und wird mithilfe toxischer Löse­mittel verarbeitet. Er soll durch einen bioba­sierten Binder auf Kollagen­basis ersetzt werden. Im Gegen­satz zu Poly­sacchariden wurde das Potenzial von Proteinen als alter­native Binder bislang kaum unter­sucht. In Vorver­suchen konnte die Eignung von Kollagen für elektro­chemische Anwendungen nach­gewiesen werden. FILK beschäftigt sich mit der Herstellung, Modifi­zierung und Charakteri­sierung von nativen Kollagen­disper­sionen. Das IFW übernimmt die Herstellung von Elektroden­materialien, die elektro­chemische Charakteri­sierung von Halb- und Voll­zellen und die Konstruktion von Funktions­mustern.

NUTZEN | AUSBLICK

Das Projekt soll die Herstellung von wasser­basierten Ionen­batterien und Doppel­schicht­kondensatoren er­möglichen, die in Herstellung, Betrieb und Recycling in toxiko­logischer, ökolo­gischer und arbeits­schutz­technischer Hinsicht einen deut­lichen Fort­schritt gegen­über der aktuellen Lithium-Ionen­technologie darstellen.