Materialentwicklung im Bereich Energiespeicherung - The new Frontier



Ähnliche Dokumente
thermomaxx Thermoölanlagen für flüssige und gasförmige

Auswertung des Fragebogens zum CO2-Fußabdruck

Ratgeber Stromspeicher kaufen

Engagement der Industrie im Bereich Cyber Defense. Blumenthal Bruno Team Leader Information Security RUAG Defence Aarau, 25.

Anforderungen und Konzepte für Energiespeicher im ÖPNV

Wir wissen, dass es möglich ist! 100% QUALITÄT Made in Germany

Verhandlungsführung & Präsentationstechnik. Thema: Konzeptanalyse Elektro- und Hybridautos. Von Dimitrios Tsagoudis

EnERgiEthESE 1. » Reden wir nicht von der Stromwende am Land, sondern von der Wärmewende in der Stadt. «

Organische Photovoltaik: Auf dem Weg zum energieautarken Haus. Referat von Dr. Gerhard Felten. Geschäftsleiter Zentralbereich Forschung und

Regulatorische- und. Arbeitsschutzaspekte in Bezug auf die Energiewende

Wind to Gas Speicherlösung Elektrolyse, Wasserstoff, Methan

Wer ist MacGyver? Bildquelle: Themightyquill auf

Die Autobatterie. der Bleiakkumulator

Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form. Auszug aus: Wie funktioniert eigentlich eine Batterie?

Werkfeuerwehren Übersicht der Seminare 2013/2014

AGROPLUS Buchhaltung. Daten-Server und Sicherheitskopie. Version vom b

Möglichkeiten zur Doppelnutzung von Fahrzeugbatterien für die Netzunterstützung

Ultraschnelle elektrische Speicher auf Basis von Nanodiamantkompositen

Ihr Rechenzentrum: hochverfügbar und zertifizierfähig

1/6. Welche Antwort ist richtig: Wie entsteht aus organischen Kohlenstoffverbindungen das gasförmige Kohlendioxid?

Rechnung wählen Lernstandserfassung

Brandsicherheit bei elektrischen Speichern

Wie entsteht ein Fotovoltaikmodul von REC?

LSF-Anleitung für Studierende

Agile Prozessverbesserung. Im Sprint zu besseren Prozessen

Normen und Vorschriften für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

Arbeitsblätter, Wörterbücher (1 pro Gruppe) Materialien: Zeit: Mündlich (Interaktion, Schriftlich) Schriftlich (Rezeption, Schriftlich)

Entwicklung des Dentalmarktes in 2010 und Papier versus Plastik.

Der Weg zur eigenen App

Inhalt. Über VortexPower Die Wichtigkeit von Trinkwasser Produkt Funktion Wirkung Schonen Sie Ihre Umwelt Wieso VortexPowerSpring?

Dr. Kraus & Partner Ihr Angebot zu Konfliktmanagement

GARAGEN TORE THERMALSAFE DOOR

SOLARSTROM HEUTE: ERZEUGEN, SPEICHERN, SELBST VERBRAUCHEN

Aufgabensammlung. a) Berechnen Sie den Basis- und Kollektorstrom des Transistors T 4. b) Welche Transistoren leiten, welche sperren?

Produktekatalog. Ionenselektive Elektroden

Executive Information. SAP HANA Ihr Weg zum In-Memory-Computing

Weltweite Wanderschaft

Medilux. Medilux ETAP

4D Server v12 64-bit Version BETA VERSION

Technische Hilfeleistung

Intelligente und vernetzte Produkte

Orientierungstest für angehende Industriemeister. Vorbereitungskurs Physik

Einsatz ionischer Flüssigkeiten als Elektrolyt in Lithium-Ionen. Ionen-Zellen. I. Mertens, P. Schulz, P. Wasserscheid (FAU)

Biogas: Gestalten Sie die Energiezukunft mit.

Strukturen und Analogien im Physikunterricht der Sekundarstufe 1. Das elektrische Potenzial im Anfangsunterricht (Klasse 7 / 8)

Sterisafe Toolsafe. Toolsafe Instrumententräger» Reduktion auf das Wesentliche «Bewerbung zum Industriepreis Die Ausgangssituation

Der Lithium-Akkumulator

Saldo-Konto eines Mitarbeiters korrigieren

klimafit Energie- & Kosteneffizienz in Unternehmen Prozesswärme, Abwärmenutzung, Warmwasser

3. Neuen Newsbeitrag erstellen Klicken Sie auf das Datensatzsymbol mit dem +, damit Sie einen neuen Newsbeitrag erstellen können.

Guck mal, Energiewende! Eine Ausstellung über smarte Energielösungen in der HafenCity


Solarstrom Praxisbeispiele und Entwicklungspotenziale

BROTTEIG. Um Brotteig zu machen, mischt ein Bäcker Mehl, Wasser, Salz und Hefe. Nach dem

IST IHRE LIEFERKETTE FIT FÜR DIE ZUKUNFT?

UserManual. Handbuch zur Konfiguration einer FRITZ!Box. Autor: Version: Hansruedi Steiner 2.0, November 2014

Sechster ProSTEP Benchmark Teil 2: PDM Data Exchange

Meine Stromnetz- Unabhängigkeit.

Linearen Gleichungssysteme Anwendungsaufgaben

Handhabung der Computermaus

Mehr Energie-Effizienz mit dem exklusiven es-transformer - Stromsparmodul

Benötigen wir einen Certified Maintainer?

Umfrage zur Zukunft der Autohäuser

Erfolgsfaktoren im Projektmanagement

Updatehinweise für die Version forma 5.5.5

Stellen Sie bitte den Cursor in die Spalte B2 und rufen die Funktion Sverweis auf. Es öffnet sich folgendes Dialogfenster

Wie können Batterien günstiger hergestellt werden? Ergebnisse des Forscherteams Mobilität des 2 Campus 2013

Berechnungsgrundlagen

Dauermagnetgeneratoren (DMG)

Dena Dialogforum "Demand Side Management auf dem Strommarkt"

Hilfen zum Twitter-Hashtag-Marketing!

RFID Lösungen Fragebogen über Ihr RFID Projekt

Ihre Stimme für 7 % für Kinder!

SWOT Analyse zur Unterstützung des Projektmonitorings

Industrie 4.0: Digital, flexibel und energieeffizient in die Zukunft

Personalentwicklung. Umfrage zur Personalentwicklung. Februar Cisar - consulting and solutions GmbH. In Zusammenarbeit mit

Das Anlagenmanagement:

Inhalt. 1 Installation und Konfiguration des Citrix Receivers

WIE WIRKLICH IST DIE WIRKLICHKEIT WIE SCHNELL WERDEN SMART GRIDS WIRKLICH BENÖTIGT? DI Dr.techn. Thomas Karl Schuster Wien Energie Stromnetz GmbH

Modell: JF-U1/JF-U2. Drahtlose Fernbedienung & Flash Trigger-Set. Bedienungsanleitung. Sender

Statt Erzeugungsanlagen abzuschalten, könnte Strom in S10-Hauskraftwerke eingespeichert werden.

Aufkleber, Visitenkarten und Karteikarten

Blumen-bienen-Bären Academy. Kurzanleitung für Google Keyword Planer + Google Trends

Projektsteuerung Projekte effizient steuern. Welche Steuerungsinstrumente werden eingesetzt?

1. Management Summary. 2. Grundlagen ERP. 3. ERP für die Produktion. 4. ERP für den Handel. 5. EPR für Dienstleistung. 6.

Der Kontowecker: Einrichtung

HEIZLEISTUNG BEGINNT BEIM ESTRICH.

Prozessbewertung und -verbesserung nach ITIL im Kontext des betrieblichen Informationsmanagements. von Stephanie Wilke am

SOZIALVORSCHRIFTEN IM STRAßENVERKEHR Verordnung (EG) Nr. 561/2006, Richtlinie 2006/22/EG, Verordnung (EU) Nr. 165/2014

Elektromobilität Zukunftsbranche in Berlin Brandenburg

Warum ist die Elektromobilität wichtig für das Energiesystem der Zukunft?

Energie: Management, Produktion, Speicherung, Einsparung

ph-orp-ec-tds-salz-o2-temperaturmessgerät PCE-PHD 1

Das Projekt wird durchgeführt von den Bezirksregierungen in Nordrhein- Westfalen in ihrer Funktion als Fachstelle für die öffentlichen Bibliotheken

Zu kalt? Wir heizen Ihr Klima.

Schülervorstellungen und Konsequenzen für den Unterricht. V.-Prof. Dr. Martin Hopf Österr. Kompetenzzentrum für Didaktik der Physik

Agile Enterprise Development. Sind Sie bereit für den nächsten Schritt?

KLIMASCHUTZ IN PFAFFENHOFEN Wo steht die Stadt und was ist möglich?

STRATEGIEN FÜR DAS NÄCHSTE JAHRZEHNT

15 Kilometer lang ist der Arbeitsweg von unserem Einkäufer Rik

Transkript:

Dr. Alfred Siggel Honeywell Specialty Chemical Seelze Alfred.Siggel@ Materialentwicklung im Bereich Energiespeicherung - The new Frontier

Agenda Firmenprofil Honeywell Technologien im Bereich Elektromobilität Energie Erzeugung Energie Effizienz Energie Speicherung Produkt Portefolio für Superkondensatoren Elektrolyte für niedrige Temperaturen Elektrolyte für höhere Spannung/verlängerte Lebensdauer 5V Hochspannungselektrolyt für Li-Ionen Batterien Potentialabschätzung Testmöglichkeiten Fazit und Ausblick 2

Honeywell International Führung: Dave Cote, Chairman & CEO Hauptsitz: Morristown, New Jersey (USA) Beschäftigte: 130,000 Spezialchemikalien Luftfahrt Automobil Kontrollsysteme $5 B $11 B $4 B $14 B www.honeywell.de 3

Technologien in den Bereichen Energie und Klimaschutz Energie Speicher Energie Effizienz Energie Erzeugung Wireless / Handgeräte Digitalisierung Umweltschutz Elektromobilität Schlüsseltrends CO 2 -Regelungen Kostensenkung Komfort, Gesundheit, Bequemlichkeit Wachsender Energiebedarf CO 2 -Regelungen Zunehmende Bedeutung alternativer Energiequellen Schlüsselprodukte und -technologien Leitsalze (NR 4 BF 4, LiPF 6 ) Supercap Elektrolyte Basismaterialien für Elektrolyte in 5V Li-Ionen Batterien Energieeinspar-Contracting für Gebäude und Anlagen Turbolader Kühlmittel mit niedrigem Treibhauspotenzial für Autoklimaanlagen Raffinerie- und Verfahrenstechnik Erdgas Reinigung Green Biofuels SOLARC Antireflexionsbeschichtungen für PV Aufbau zukunftsfähiger Positionen 4

Elektromobilität Welche Speichertechnologie? Hybrid EV Micro Mild Moderate Voll Beispiel PSA C3, C4 BMW X Hybrid Civic Prius / Escape Stop/start Bremsenergie Elekt. Anfahren + Elektrisches Fahren Einsparung 5 10% 8 15% 20 40% 30 55% Energiebedarf Häufigkeit Anforderungsprofil unterschiedlich 5

Superkondensator (EDLC) Elektrolyt Leitsalz Elektrochemisch stabil & löslich Organische Lösungsmittel Elektrochemisch stabil & großes Temperaturfenster Elektrode Kohlenstoff Inert, hohe spezifische Oberfläche Physikalischer Speichermechanismus = Millionenfache Aufladung Schnell, leistungsstark, haltbar 6

Vergleich Superkondensator - Batterie Energiedichte (Wh/kg) 100 50 0 110 8 35 Supercap Lead Acid Battery Li-Ion Battery Lebensdauer (Ladezyklen) 2000000 1500000 1000000 500000 0 500 1000 Gesamtenergie durchsatz (10 6 Wh/kg) 150 100 50 144 0,02 0,11 0 7

Elektromobilität Welche Speichertechnologie? Hybrid EV Micro Mild Moderat Voll Beispiel PSA C3, C4 BMW X Hybrid Civic Prius / Escape Stop/start Bremsenergie Elekt. Anfahren + Elektrisches Fahren Einsparung 5 10% 8 15% 20 40% 30 55% Supercap Li Batterie Technologie abgestimmt auf die Anwendung 8

Anforderungsprofil für Elektrolyte Anforderungen an einen idealen Elektrolyten hohe ionische Leitfähigkeit einsetzbar über einen weiten Temperaturbereich möglichst breites Spannungsfenster vollständig kompatibel mit Elektroden möglichst wenig Nebenreaktionen Gezielte Entwicklung ist nötig und möglich 9

Anforderungsprofil für Elektrolyte Anforderungen an einen idealen Elektrolyten hohe ionische Leitfähigkeit einsetzbar über einen weiten Temperaturbereich möglichst breites Spannungsfenster vollständig kompatibel mit Elektroden möglichst wenig Nebenreaktionen 10

Anforderung: weiter Temperaturbereich Situation Sojourner war 1997 das erste Elektromobil auf dem Mars. Ausfall nach 3 Monaten in einer langen, kalten Nacht wegen Einfrieren der Batterien. Gesuchte Lösung Energiespeicher der auf dem Mars mit geringer Eigenheizung überlebt 11

Honeywell R&D Projekt Ultra Low Temp Supercap JPL101 350F bei 25 C 50F bei -95 C Reversibles Einfrieren bei -100 C < 5% Kapazitätsverlust je Einfriervorgang Durchschnittstemperatur auf dem Mars Das hier entwickelte Raumfahrtprodukt. 12

Temperature ( C) Honeywell s Produkt für die Erde -40 1.8M TEMA/AN Ref Erster Supercap Elektrolyt der die Spezifikation der Automobilindustrie von -40 C erreicht Artikel 15550-50 -60-70 -48.8 C -57.2 C -65.1 C 0 5 10 15 time (h) -55.4 C -56.3 C Spezifikation TEMABF 4 37.5-42% Wasser max 30 ppm Dichte 0.90-0.92 g/ml Leitfähigkeit 63-67 ms/cm (25 C) Operation -50 C ROHS entspricht führte zu unseren Cold-Weather Starting Electrolyte 13

Anforderung: Stabilität Situation Je höher die Betriebsspannung je mehr Gas entsteht durch unerwünschte Nebenreaktionen. Am Lebensende darf die Druckfestigkeit des Gehäuses nicht überschritten werden. Die Druckentwicklung begrenzt die Betriebsspannung und den Energiegehalt (E ~ U 2 ). Gesuchte Lösung Erhöhung der spezifischen Energie durch einen stabileren Elektrolyten Drucksensor Supercap 14

Stabilität wo beginnt man? 700 Average bonding energy in kj/mol at 298 K 600 500 400 300 200 100 0 Cl F S O P N Si C B C B Si N P O S F Cl Hohe Bindungsenergie verspricht hohe elektrochemische Stabilität 15

700 Stabilität wo beginnt man? Average bonding energy in kj/mol at 298 K > 250kJ/mol 600 500 400 300 200 100 0 Cl F S O P N Si C B C B Si N P O S F Cl Hohe Bindungsenergie verspricht hohe elektrochemische Stabilität 16

700 Stabilität wo beginnt man? Average bonding energy in kj/mol at 298 K > 350kJ/mol 600 500 400 300 200 100 0 Cl F S O P N Si C B C B Si N P O S F Cl Hohe Bindungsenergie verspricht hohe elektrochemische Stabilität 17

700 Stabilität wo beginnt man? Average bonding energy in kj/mol at 298 K > 450kJ/mol 600 500 P-F Si-F C-F B-F B-O B-N 400 300 200 100 0 Cl F S O P N Si C B C B Si N P O S F Cl F-Bindungen versprechen höchste elektrochemische Stabilität 18

Honeywell R&D Projekt Standard Elektrochemische Nebenreaktion im Standardelektrolyt 19

Honeywell R&D Projekt Standard Antigas Elektrolyt Verringerte Gasentwicklung, stabilerer Betrieb mit Antigas 20

Honeywell s Produkt Druckanstieg (mbar/hr) Extrapolation @ 15 bar Limit bei 2,7V Extrapolation Spannung @ 6.38 mbar/hr Standard 6.38 ± 1.01 2200 h 100% @ 2,7V Antigas Elektolyt 2.57 ± 0.25 5 600 h 122% @ 3,0V Verbesserung 2,5-fache Lebensdauer +22% Energie Artikel 15555, der erste Antigas Elektrolyt, ermöglicht die Erhöhung der Lebensdauer von Superkondensatoren (bei gleicher Spannung) die Erhöhung der spezifischen Energie (bei höherer Spannung) die Anpassung von Lebensdauer /Energie an den Bedarfsfall 21

Technologien in den Bereichen Energie und Klimaschutz Energie Speicher Energie Effizienz Energie Erzeugung Wireless / Handgeräte Digitalisierung Umweltschutz Elektromobilität Schlüsseltrends CO 2 -Regelungen Kostensenkung Komfort, Gesundheit, Bequemlichkeit Wachsender Energiebedarf CO 2 -Regelungen Zunehmende Bedeutung alternativer Energiequellen Schlüsselprodukte und -technologien Leitsalze (NR 4 BF 4, LiPF 6 ) Supercap Elektrolyte Basismaterialien für Elektrolyte in 5V Li-Ionen Batterien Energieeinspar-Contracting für Gebäude und Anlagen Turbolader Kühlmittel mit niedrigem Treibhauspotenzial für Autoklimaanlagen Raffinerie- und Verfahrenstechnik Erdgas Reinigung Green Biofuels SOLARC Antireflexionsbeschichtungen für PV 5V Li-Ionen Elektrolyt 22

High Energy 5V Li-Ionen Batterien Situation An vielen Stellen der Welt wird an der Entwicklung von aktiven Komponenten mit höheren Kapazitäten gearbeitet. Gesuchte Lösung Elektrolyte, die kompatibel mit den neuen Materialien sind. Elektrolytentwicklung zur Unterstützung eines 5V Systems begonnen 23

Specifische Energie [%] Potential von High Energy Li-ion Batterien 140 120 +12.8% +14.6% +11,6% +11,1% +22,2% +15.0% 100 80 60 40 20 0 24

Specifische Energie [%] Potential von High Energy Li-ion Batterien +40% 140 120 +12.8% +14.6% +11,6% +11,1% +22,2% +15.0% 100 80 60 40 20 0 25

Specifische Energie [%] Potential von High Energy Li-ion Batterien +36,4% 140 120 +12.8% +14.6% +11,6% +11,1% +22,2% +15.0% +40% 100 80 60 40 20 0 Verbesserte Kathode/Elektrolyt = Längerer Hebel 26

Testmöglichkeiten Batterietester 132 Kanäle (2012: +96) 7 Klimakammern Real-time Druckmessung, Gasanalyse Elektrodenfertigung (Kathode/Anode) LiPF6 Herstellung in-house Elektrolytformulierung 27

Fazit und Ausblick We stand today at the edge of a New Frontier the frontier of unknown opportunities beyond are uncharted areas of science, unsolved problems.. and unanswered questions John F. Kennedy, 1960 Honeywell hat einige dieser Probleme gelöst und bietet passende Elektrolyte für Hybridfahrzeugen mit Superkondensatoren Als integrierter Hersteller der Leitsalze und der Elektrolyte können wir deutliche Verbesserungen bei Einsatztemperatur, Lebensdauer und Energie erreichen Opportunity Höhere Stabilität erlaubt 5V Li-Ionen Batterien mit höherem Energiegehalt und damit Elektromobile mit größerer Reichweite Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Dr. Alfred Siggel, Honeywell Specialty Chemical Seelze, Alfred.Siggel@ 28