Neue Forschungsprojekte am DTNW

Textile Engeriespeicher – Kondensatoren und Batterien mit Kohlenstoffnanofasern

CENIDE-Mitglied Dr. Thomas Mayer-Gall hat am Deutschen Textilforschungszentrum Nord-West (DTNW) zwei neue Forschungsprojekte mit einem Gesamtvolumen von knapp einer Million Euro eingeworben. Auf Basis von Kohlenstoffnanofasern wird sowohl an Lithium-Schwefel-Batterien als auch an Superkondensatoren geforscht. Die Kooperationsprojekte sind vor kurzem gestartet und werden für zwei bzw. 2.5 Jahre gefördert.

Superkondensatoren können in kurzer Zeit ge- sowie entladen werden und erreichen somit eine hohe Leistungsdichte. Sie werden unter anderem dort eingesetzt, wo Energie sehr schnell gespeichert oder abgegeben werden muss. Innerhalb des Projekts werden textile Superkondensatoren, die auf Kohlenstoffnano-Faservliesen basieren, erprobt und optimiert. Diese bieten eine Möglichkeit, individuell auf den Einsatzbereich angepasste Formen zu konstruieren, um diese platzsparend z. B. in smarte Textilien oder in Fahrzeuge zu integrieren. Das Projekt wird in Kooperation mit der Hochschule Reutlingen durchgeführt.

Im zweiten Projekt wird an neuartigen Stromabnehmern geforscht, die auf maßgeschneiderten Kohlenstoffnanofasern basieren. Somit soll die elektrische Anbindung zwischen den elektrochemisch aktiven Partikeln und dem Stromabnehmer verbessert werden, was zu einer gesteigerten Hochstromfähigkeit führen soll. Ferner sollen in die Kohlenstoffnanofasern Fremdpartikel eingearbeitet werden, die die Langzeitstabilität von Lithium-Schwefel-Batterien verbessern sollen. Hierbei weist die Lithium-Schwefel-Batterie das Potential auf, Lithium-Ionen-Batterien zu ersetzen. Im Gegensatz zu deren schweren, teuren, toxischen und partiell kanzerogenen Metalloxiden, sind die Materialien Schwefel S₈oder Lithiumsulfid Li₂S leicht und nicht kanzerogen. Außerdem haben Lithium-Schwefel-Batterien im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien theoretisch eine bis zu dreifach höhere Energie­dichte, sind deutlich kostengünstiger und nachhaltiger. Hier kooperiert das DTNW mit dem Zentrum für BrennstoffzellenTechnik (ZBT) in Duisburg.

Beide Projekte werden im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert und sind vor allem vorwettbewerblich und anwendungsorientiert.

Mayer-Gall ist seit 2016 Projektgruppenleiter am Deutschen Textilforschungszentrum Nord-West (DTNW) in Krefeld. Er beschäftigt sich vorwiegend mit der chemischen Modifikation von Textiloberflächen, durch die neue Eigenschaften entstehen oder bekannte veredelt werden können. Am DTNW, gemeinsames An-Institut der UDE und der Hochschule Niederrhein, wird an innovativen Technologien gearbeitet, mit denen sich neue textile Produkte erzeugen lassen. Schwerpunkt liegt dabei auf Funktionalität, Veredlung, Ökologie und Prüfung. Die Forschung des DTNW begleitet die deutsche Textilindustrie zu einem materialwissenschaftlich basierten Industriezweig.