05.05.2022 - Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS

Arkema, CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1 und CPE Lyon schließen sich zusammen, um Batterien der Zukunft zu entwerfen

Verbesserung der Leistung der Materialien, aus denen Lithium-Ionen- oder Lithium-Schwefel-Batterien bestehen, ist eine vorrangige Herausforderung, um den Bedarf an tragbarer Energie zu decken

Ein immer größerer Teil des tragbaren Energiebedarfs wird durch mobile Energiespeicher wie Lithium-Ionen-Batterien gedeckt werden. Arkema, CNRS, die Universität Claude Bernard Lyon 1 und CPE Lyon haben gerade iHub Poly-9 gegründet. Dieses gemeinsame Labor wird sich der Entwicklung neuer leistungsstarker Materialien aus Fluorpolymeren widmen, die für zukünftige Generationen von Batterien bestimmt sind.

Mit Elektroautos, Smartphones oder auch Laptops steigt der Bedarf an mobilen Energiespeichergeräten stetig an. Dieser Bedarf wird unter anderem durch Lithium-Ionen-Batterien gedeckt. Sie bestehen aus zwei Elektroden, die sich dank eines Separators nicht berühren und in einem Elektrolyten schwimmen. Verschiedene Fluorpolymere, eine Molekülfamilie, zu der auch KYNAR® PVDF gehört, bieten als Kathodenbindemittel und Separatorbeschichtungen ein hervorragendes Kosten-Leistungs-Verhältnis, wodurch die Leistungsfähigkeit der Batterien verbessert werden kann: Energiedichte, Leistung, Speicherkapazität, Lebensdauer, Zuverlässigkeit usw.

Das Forschungslabor Catalyse, polymérisation, procédés et matériaux (CP2M, CNRS/CPE Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1) forscht seit über dreißig Jahren an Polymeren, die unter hohem Druck hergestellt werden, wobei der Schwerpunkt seit etwa zehn Jahren auf Fluorpolymeren liegt, was dazu geführt hat, dass sich heute Arkema, CNRS, die Université Claude Bernard Lyon 1 und CPE Lyon in einem neuen gemeinsamen Labor zusammengeschlossen haben: iHub Poly-9. Dieses Labor arbeitet in Partnerschaft mit Arkemas neu geschaffenem Kompetenzzentrum für Batterien am Standort Pierre Bénite.

"Ich freue mich über diese Annäherung an Arkema, die auf eine lange Geschichte der Zusammenarbeit zurückblicken kann. Wir verfolgen eine konstante Politik der Entwicklung gemeinsamer Laboratorien mit Unternehmen aller Größenordnungen, was durch die bereits bestehenden über 200 gemeinsamen Laboratorien bestätigt wird. Diese ehrgeizige Form der Zusammenarbeit zwischen der Wirtschaft und der akademischen Welt stützt sich auf die Grundlagenforschung, um eine Antwort auf wichtige industrielle Herausforderungen zu finden", betont Antoine Petit, Generalpräsident des CNRS.

"Dieses Labor ist eine weitere gemeinsame Initiative in der langjährigen Zusammenarbeit zwischen Arkema und dem CNRS. Es ist ein perfektes Beispiel für Arkemas kontinuierlichen Ansatz der offenen Innovation und der Partnerschaften mit der akademischen Welt. Dadurch können wir unsere Forschung auf die besten Expertisen stützen, um nachhaltige Hochleistungsmaterialien für strategische Bereiche wie Batterien und Wasserstoff zu entwickeln", sagt Armand Ajdari, Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung bei Arkema.

Die beteiligten Wissenschaftler interessieren sich vor allem für Polyvinylidenfluorid und seine Copolymere. Diese Familie von Polymeren ist chemisch und elektrochemisch äußerst stabil. Ihre Synthese, die in einem in Wasser dispergierten Medium erfolgt, erfordert hohe Drücke, die 100 bar überschreiten können. Dieses Fachwissen kommt dem CP2M zugute, das über Reaktoren verfügt, mit denen diese Drücke sicher erreicht werden können.

Die Zusammenarbeit mit Arkema besteht hauptsächlich aus fünf Doktoranden, die sich mit der Synthese und dem Design von Fluorpolymeren für den Energiebereich befassen, darunter eine von der Region Auvergne Rhône Alpes finanzierte Doktorarbeit und drei vom Unternehmen finanzierte CIFRE-Doktorarbeiten.

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