Das Fachgebiet Materialmodellierung ist in verschienden Forschungsverbünden und Verbundprojekten beteiligt. Auf dieser Seite finden Sie eine Übersicht aller laufenden Verbundaktivitäten.

SFB FLAIR

Elektrokeramische Materialien werden in der Energieumwandlung, Energiespeicherung und Elektronik eingesetzt. Für die Entwicklung fortschrittlicher elektrokeramischer Materialien mit neuartigen und/oder verbesserten Eigenschaften, die mit großen gesellschaftlichen Herausforderungen wie Klimaneutralität, Gesundheitsschutz sowie Ressourcen- und Energieeffizienz vereinbar sind, ist es äußerst wünschenswert, vorhersagen zu können, wie ihre Eigenschaften von der Zusammensetzung abhängen und auf die Art und Weise, wie das Material hergestellt wird. Dieses ist der Forschungsgegenstand des SFB FLAIR.

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Kompetenzcluster für Festkörperbatterien (FestBatt) – BMBF

Ziel des mit rund 16 Millionen Euro geförderten Clusters ist es, die Grundlagen von Festkörperbatterien zu erforschen und die gewonnenen Erkenntnisse direkt in die Anwendung zu bringen. Bei der Festkörpertechnologie, die als nächste Generation von Batterien gilt, wird ein fester und kein flüssiger Elektrolyt verwendet. Dadurch können beispielsweise in der Elektromobilität deutlich höhere Reichweiten von über 500 km und schnelleres Laden im Minutenbereich bei gleichzeitig erhöhter Sicherheit erreicht werden.

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Herstellungswege für Natrium-Festkörperbatterien

Der Ausbau erneuerbarer Energien lässt den Bedarf an stationären Speichern steigen, die die tages- und jahreszeitlichen Schwankungen abfangen und ausgleichen. Aufgrund der sehr guten Rohstoffverfügbarkeit und Umweltverträglichkeit leisten Natrium-basierte Batteriesysteme einen wichtigen Beitrag zur Ressourcenschonung und einem vereinfachten Batterierecycling. Vor diesem Hintergrund arbeiten Fraunhofer IKTS, Forschungszentrum Jülich, Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung, Technische Universität Darmstadt und Fraunhofer ILT im neuen BMBF-Projekt »HeNa« an Natrium-Festkörperbatterien, die leistungsfähiger und gleichzeitig gut skalierbar und recyclebar sind.

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EU-Projekt SIMBA – Die nächste Generation der Energiespeicher

Ziel des SIMBA-Projekts ist die Entwicklung einer äußerst kostengünstigen, sicheren Festkörperbatterie mit Natrium als mobilem ionischem Ladungsträger für stationäre Energiespeicher der nächsten Generation. Obwohl Natrium-Ionen-Batterien in vielerlei Hinsicht mit Lithium-Ionen-Batterien vergleichbar sind, gibt es immer noch eine Reihe von wissenschaftlichen und technischen Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt, um elektrochemische Prozesse und Degradationsmechanismen, Elektroden, Festkörperelektrolyte und die Zellherstellung zu verstehen. Das SIMBA-Projekt zielt darauf ab, diese Herausforderungen zu lösen und den Weg zur Markteinführung zu ebnen.

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Graduiertenkolleg – Werkstoffverbunde aus Verbundwerkstoffen

Am 01.04.2020 startete ein gemeinsames Graduiertenkolleg zu Hochtemperaturverbundwerkstoffen mit der TU Darmstadt, dem Karsruher Institut für Technologie (KIT) sowie DECHEMA. Das Graduiertenkolleg (GRK) wird von der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG) gefördert und ist auf viereinhalb Jahre ausgelegt.

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Forschungsvorhaben EFFCIS – BMWi

EFFCIS (Effizienzoptimierung von CIS-basierten Dünnschichtsolarzellen und -modulen) ist ein von BMWi finanziertes Projekt. In diesem Forschungsverbund arbeiten Experten aus Forschungseinrichtungen, Hochschulen und der Industrie gemeinsam daran, den Wirkungsgrad und die Langzeitstabilität von chalkopyrit-basierten Dünnschichtsolarzellen durch veränderte Puffermaterialien und modifizierte Absorber- und Fensterschichten zu steigern. Um dies zu erreichen, werden Experimente mit erhöhten Bandlücken, verbesserten Dotierprofilen sowie mit Grenzflächen, die geringe Defektdichten aufweisen, durchgeführt. Hierbei kommen Methoden wie In-situ-Laserlichtstreuung, In-situ-Röntgenbeugung und Fluoreszenz und In-situ-Ramanspektroskopie zum Einsatz. Hierdurch kann das Wachstum der CIGS-Solarzelle in Echtzeit überwacht werden.

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HoMMage

Am Sonderforschungsbereich/Transregio (SFB/TRR) 270 sind Forscherinnen und Forscher der TU Darmstadt, der Universität Duisburg-Essen, des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung und des Ernst Ruska-Centrums für Mikroskopie und Spektroskopie mit Elektronen (ER-C) am Forschungszentrum Jülich beteiligt.

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