Exzellenzcluster Post Lithium Storage – Forschungsthemenfeld: Nachhaltigkeit
- Projektteam:
Weil, Marcel (Projektleitung); Manuel Baumann, Huiting Liu, Armin Grunwald
- Förderung:
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
- Starttermin:
2019
- Endtermin:
2021
- Projektpartner:
Universität Ulm, Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), Justus-Liebig-Universität Gießen
- Forschungsgruppe:
Projektbeschreibung
Im Rahmen des Exzellenzclusters POLiS (Post Lithium Storage - www.postlithiumstorage.org/) forschen Wissenschaftler aus Karlsruhe und Ulm an zukünftigen Batteriesystemen der nächsten und übernächsten Generation, die weniger auf knappen oder kritischen Rohstoffen basieren, sondern vielmehr auf gut verfügbaren und günstigen Metallen. Diese sollen aber auch leistungsfähig, zuverlässig und auch insgesamt nachhaltig sein. Das übergeordnete Ziel des Clusters ist es, ein grundlegendes Verständnis für eine neue Generation von elektrochemischen Energiespeichersystemen aufzubauen und eine Plattform für zukünftige stationäre und mobile Anwendungen zu entwickeln.
POLiS zielt auf neue Batterie-Systeme ab, die z.B. auf Natrium-, Magnesium- oder Aluminiumionen basieren. Solche Systeme werden als „Post-Li“-Batterien bezeichnet und haben das Potenzial, mehr Energie zu speichern, sicherer zu sein und bieten eine kostengünstigere und nachhaltigere Option für Massenanwendungen.
Ein wichtiger Fokus liegt bei POLiS auf dem Themenfeld Nachhaltigkeit, das ökologische. ökonomische aber auch soziale Aspekte berücksichtigt. Innerhalb des Forschungsprojektes unterstützen Systemanalytiker und TA Experten das Cluster von Beginn an bei der Berücksichtigung ökologischer, ökonomischer und sozialer Aspekte. So gilt es beispielsweise, die Recyclingfähigkeit künftiger Materialmischungen, die Bedingungen der Rohstoffgewinnung aber auch die energetischen Aufwendungen der Produktionsprozesse intensiv zu prüfen. Prospektive Ökobilanzen werden für die Analyse und Bewertung neuer Batteriesysteme herangezogen. Die ökonomischen und sozialen Implikationen werden auch Lebenswegbezogen analysiert. Mit Hilfe der „Multikriteriellen Entscheidungsanalyse (MCDA)“ können die vielversprechendsten Materialien oder Zelldesigns identifizieren werden, die aus Nachhaltigkeitssicht für weitere Entwicklungsschritte zu empfehlen sind.
Publikationen
A Roadmap for Transforming Research to Invent the Batteries of the Future Designed within the European Large Scale Research Initiative BATTERY 2030+
2022. Advanced Energy Materials, Art.-Nr.: 2102785. doi:10.1002/aenm.202102785
Assessing the social acceptance of key technologies for the German energy transition
2022. Energy, Sustainability and Society, 12, Artikel-Nr.: 4. doi:10.1186/s13705-021-00329-x
Hybrid Energy Storage and Hydrogen Supply Based on Aluminum—a Multiservice Case for Electric Mobility and Energy Storage Services
2022. Advanced materials technologies, Article no: 2101400. doi:10.1002/admt.202101400
Dataset of propylene carbonate based liquid electrolyte mixtures for sodium-ion cells
2022. Data in Brief, 40, Article no: 107775. doi:10.1016/j.dib.2021.107775
Potentials and challenges of a circular economy. A systematic review for the use case of lithium-ion batteries
2022. Matériaux & Techniques, 109 (503). doi:10.1051/mattech/2022003
Parameterstudie zu Lithium- und Natrumionen-Batterien : Umweltauswirkungen der Nutzungsphase
2022. 17. Symposium Energieinnovation: Future of Energy - Innovationen für eine klimaneutrale Zukunft (EnInnov 2022), TU Graz, A , 16.-18.02.2022. Proceedings
Detaillierte Ökobilanz eines stationären Li-Ion-Batterieheimspeichers
2022. 17. Symposium Energieinnovation: Future of Energy - Innovationen für eine klimaneutrale Zukunft (EnInnov 2022), TU Graz, A , 16.-18.02.2022. Proceedings
Umweltauswirkungen von Produktion und Recycling aufkommender Natrium-Ionen-Batterien
2022. 17. Symposium Energieinnovation: Future of Energy - Innovationen für eine klimaneutrale Zukunft (EnInnov 2022), TU Graz, A , 16.-18.02.2022. Proceedings
Ökonomischer, ökologischer und systemischer Wert von netzgekoppelten Energiespeichern
2022. VDI Verlag
Sustainability Assessment and the Collingridge Dilema – use case of Sodium Ion-Batteries
2022. Energy Materials for Innovation - EM4I 4th EERA workshop & 1st AMPEA-E3S joint workshop on “Sustainability Assessment of materials and technologies for a clean energy transition” (2022), Online, 24.–25. Februar 2022
Lebenszyklusorientierte Nachhaltigkeitsanalysen - Life Cycle Assessment von Batterien und Umweltaspekte des Recyclings
2022. Webinar „Energiewende: Kritische Rohstoffe für Batterien“ (2022), Online, 17. März 2022
Closing the Gaps in LCA of LIBs: Review and LCA of Lab-scale Cell Production
2022. 32nd Society of Environmental Toxicology and Chemistry Europe : Annual Meeting (SETAC Europe 2022), Kopenhagen, Dänemark, 15.–19. Mai 2022
Comparative patent analysis for the identification of global research trends for the case of battery storage, hydrogen and bioenergy
2021. Technological forecasting and social change, 165, Art.-Nr.: 120505. doi:10.1016/j.techfore.2020.120505
Energy Flow Analysis of Laboratory Scale Lithium-Ion Battery Cell Production
2021. iScience, 24 (5), Article: 102437. doi:10.1016/j.isci.2021.102437
On the environmental competitiveness of sodium-ion batteries under a full life cycle perspective – a cell-chemistry specific modelling approach
2021. Sustainable energy & fuels. doi:10.1039/d1se01292d
Environmental assessment of a new generation battery: The magnesium-sulfur system
2021. Journal of energy storage, 35, 102053. doi:10.1016/j.est.2020.102053
Special Issue: Sustainability assessment of Energy Storage technologies
2021. Elsevier
Organic Waste for the Production of Hard Carbon for Batteries - A Life Cycle Assessment Perspective
2021. Waste-to-Resources 2021 : 9th International Symposium Circular Economy, MBT, MRF and Recycling. Ed.: M. Kühle-Weidemeier, 319–332, Cuvillier Verlag
White Paper on the Clean Energy Transition
2021. European Energy Research Alliance
Sustainability Assessment of Carbon-based Aathode Materials for Batteries in the Context of Carbon Neutrality
2021
Batteries Europe - Task Force SUSTAINABILITY POSITION PAPER
2021. Sustainability Task Force
The challenges for a sustainable battery ecosystem
2021. Batteries Europe online workshop: A Holistic Approach to Battery Safety and Sustainability for Europe (2021), Online, 15. Juni 2021
Early Stage sustainability screening of NA-Ion Cathode Materials
2021. 15th Conference Society And Materials (EcoSD 2021), Online, 10.–11. Mai 2021
Decision making support for the selection of stationary batteries
2021. Energy Transition and Sustainability Conference (APEEN 2021), Online, 20.–21. Januar 2021
Energieflussanalyse der Produktion von Lithium-Ionen Batteriezellen im Labormaßstab mit Vergleich verschiedener Produktionsskalen
2021. STORENERGY Congress (2021), Online, 17.–18. November 2021
Challenges and Pitfalls of Conducting Prospective LCA for Emerging Technologies: The Example of Metal-Free Organic Batteries
2021. 15th Conference Society And Materials (EcoSD 2021), Online, 10.–11. Mai 2021
Evaluation Study of Regional Added Value Creation by Lithium-ion Battery Energy Storage (BES) towards 2050
2021. Energy Transition and Sustainability Conference (APEEN 2021), Online, 20.–21. Januar 2021
Techno-economic assessment of LIQuid HYdrogen & Super conducting Magnetic Energy Storage LIQHYSMES
2021. CA19108 - High-Temperature SuperConductivity for AcceLerating the Energy Transition Hybrid meeting WG 4: Economic and sustainability assessment (2021), Universität Bologna, Italien, 15. September 2021
Potentials and Challenges of a Circular Economy: A Systematic Review for the Use Case of Lithium-Ion Batteries
2021. 15th Conference Society And Materials (EcoSD 2021), Online, 10.–11. Mai 2021
Sustainability Assessment of Anode Material for Post-Lithium Batteries in Early Design Phases
2021. PhD-day "EERA Energy Storage SP6: Technoeconomics and Sustainability" (2021), Online, 7. Dezember 2021
Market Assessment of Hard Carbon Anode Materials of Sodium-ion batteries - a Life Cycle Perspective
2021. European Materials Research Society Fall Meeting (E-MRS 2021), Online, 20.–23. September 2021
Life Cycle Assessment of Bio- based Carbon Materials as Anode of Sodium-ion Batteries
2021, Juni 17. 25th Annual Green Chemistry and Engineering Conference (ACS 2021), Online, 14.–18. Juni 2021
Sustainability Assessment of Promising Anode Materials for Post-Lithium Battery Systems in Early Design Phases
2021. Energy Transition and Sustainability Conference (APEEN 2021), Online, 20.–21. Januar 2021
Organic Waste for the Production of Hard Carbon for Batteries – A Life Cycle Assessment Perspective
2021. 9th Waste-to-Resources - International Symposium Circular Economy, MBT, MRF and Recycling - Conference, Exhibition, Introductory Seminar (2021), Online, 18.–20. Mai 2021
Lebenszyklusorientierte Nachhaltigkeits-Analysen emergenter Energietechnologien Beispiel: Gegenwärtige und zukünftige Batteriesysteme
2021. KIT-Business-Club (2021), Karlsruhe, Deutschland, 23. November 2021
Lebenszyklusorientierte Nachhaltigkeitsanalyse gegenwärtiger und zukünftiger Batteriesysteme
2021. Kompetenznetzwerk Lithium-Ionen-Batterien (KLiB 2021), Online, 19. Mai 2021
Prospective sustainability analysis of present and future battery systems
2021. Graduiertenkolleg Bayerisches Zentrum für Batterietechnik (2021), Online, 18. Februar 2021
Prospective sustainability analysis of present and future battery systems
2021. Cambridge University Energy Technology Society : Term Cards - Michaelmas (CUETS 2021), Cambridge, Vereinigtes Königreich, 9. November 2021
Recycling von Li-Ionen Batterien – Heute und Morgen
2021. STORENERGY Congress (2021), Online, 17.–18. November 2021
Recycling of Different Battery Types: A First LCA-Based Sustainability Perspective
2021. 11th Advanced automotive battery conference Europe (AABC 2021 2021), Online, 19.–20. Januar 2021
Challenges and Options for the Recycling of Present and Future Batteries
2021. 15th Conference Society And Materials (EcoSD 2021), Online, 10.–11. Mai 2021
Resource situation for electrochemical energy storage systems and recycling effects
2021. Kickoff der POF IV im Forschungsbereich Energie, Helmholtz ES2050 (2021), Online, 2. Juli 2021
Internationale und Nationale Aktivitäten zum Themenfeld Nachhaltigkeit im Batteriesektor
2021. Kompetenznetzwerk Lithium-Ionen-Batterien "Nachhaltigkeit und Recycling" (KLiB 2021), Online, 29. Juni 2021
Energy flow analysis of lab-scale LIB cell production as a blueprint for environmental SIB assessment
2021. 1st International Workshop on Post-Lithium Research: Women in Focus (2021), Online, 27.–28. Juli 2021
Identifying Product Life Cycle Stage of Hard Carbon Anode Materials
2021. 10th International Conference on Life Cycle Management (LCM 2021), Online, 5.–8. September 2021
Comparative LCA of Emerging Carbon Electrode Materials: exploring sustainable process route of sodium-Ion battery manufacturing
2021. 10th Young Environmental Scientists Meeting (SAC 2021), Online, 22.–26. Februar 2021
Energy- and Material Flow Analysis of the Production of a Lithium-Ion Battery Cell. Masterarbeit
2020. Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Reactive Metals as Energy Storage and Carrier Media: Use of Aluminum for Power Generation in Fuel Cell-Based Power Plants
2020. Energy technology, 8 (9), Art. Nr.: 2000233. doi:10.1002/ente.202000233
The Potential Role of Reactive Metals for a Clean Energy Transition
2020. Advanced energy materials, 10 (27), Art. Nr.: 2001002. doi:10.1002/aenm.202001002
Exploratory multi-criteria decision analysis of utility-scale battery storage technologies for multiple grid services based on life cycle approaches
2020. Energy technology, 8 (11), Art.Nr. 1901019. doi:10.1002/ente.201901019
Environmental Sustainability Assessment of Multi-Sectoral Energy Transformation Pathways: Methodological Approach and Case Study for Germany
2020. Sustainability, 12 (19), Art.-Nr. 8225. doi:10.3390/su12198225
Hybrid Off-grid and Decentralized Renewable Electricity Systems Techno-Economic Model (HOTEM). A Building block of a comprehensive techno-economic approach based on contrastive case studies in Sub-Sahran Africa and Canada
2020. 10th Solar & Storage Integration Workshop, Energynautics GmbH
EERA CETP SRIA Report: A Summary of the Stakeholder Engagement Process
2020. European Energy Research Alliance
Clean Energy Transition Partnership : Input Paper to the Strategic Research and Innovation Agenda - Storage Systems and Fuels
2020. (M. Baumann & M. Ferraro, Hrsg.), European Energy Research Alliance / Integrated SET Plan
Analyse internationaler Patentstrategien für Li-Ion Batterien, Biomasse und Wasserstoff im Kontext der deutschen Energiewende
2020. 16. Symposium Energieinnovation (EnInnov 2020), Graz, Österreich, 12.–14. Februar 2020
Supporting decision making towards increasing the sustainability of battery storage
2020. Workshop: Maximizing the Environmental Utility of Battery Storage: Building a Life Cycle Assessment Framework Session 2: Current Approaches to Decision-Making Agenda, University of California (2020), Los Angeles, CA, USA, 23. Oktober 2020
How to store my energy? Challenges and potentials using MCDA for decision support in the field of energy storage
2020. Operational Research Seminar Centro de Matemática e Aplicações (2020), Online, 18. Dezember 2020
Cathode Materials for Monovalent Ions: from synthesis to processing
2020. GS-EWS Virtual Summer Symposium (2020), Online, 21.–22. September 2020
Environmental Life Cycle Assessment of MgS-Batteries
2020. International Symposium on Magnesium Batteries (2020), Online, 8.–9. September 2020
A Review for Environmental Analyses of Sodium-Ion Battery Systems and a Preliminary Life Cycle Assessment of Anode Material Manufacturing
2020. 41st SETAC North America (2020), Online, 15.–19. November 2020
The Importance of Recyclability for the Environmental Performance of Battery Systems
2019. Cascade Use in Technologies 2018 : Internationale Konferenz zur Kaskadennutzung und Kreislaufwirtschaft – Oldenburg 2018. Ed.: A. Pehlken, 104–110, Springer Verlag. doi:10.1007/978-3-662-57886-5_13
A review of hard carbon anode materials for sodium-ion batteries and their environmental assessment based on process modelling [Forthcoming]
2019. Matériaux & Techniques
Sustainability implications for different energy storage technologies
2019. Workshop "Putting the hydrogen into hybridization: how fuel cells and electrolysers can support energy storage" (2019), Rom, Italien, 5. November 2019
Battery recycling: state-of-the-art and future trends - Battery 2030+ Initiative
2019. 3rd International FEV Conference ZERO CO2 MOBILITY (2019), Aachen, Deutschland, 7.–8. November 2019
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