HiStructures

HiStructures – Hierarchische Strukturierung hochkapazitiver Elektroden

Fördergeber: BMBF

Ansprechpartner : Laura Gottschalk

Zusammenfassung des Gesamtprojektes:

Das Vorhaben „HiStructures“ im ProZell Cluster strebt eine deutliche Erhöhung der Energiedichte und die Behebung damit korrelierender Leistungseinbrüche an. Gleichzeitig sollen Material- und Herstellungskosten eingespart werden, um damit die Voraussetzungen für eine großskalige Batterieproduktion in Deutschland zu schaffen. Im Rahmen von HiStructures werden prozess- und verfahrenstechnische Strukturierungskonzepte sowie deren Kombination miteinander untersucht (z.B. laserperforierte Elektroden, Gradienten Elektroden, Aktivmaterialblends, mehrlagige Elektroden). Dabei liegt der Fokus insbesondere auf der Schleife zwischen Prozess und Simulation, sodass aus den Experimenten Eingangsdaten für die Simulation generiert werden, daraus Strukturierungsempfehlungen abgeleitet und diese wiederum experimentell umgesetzt werden. Darüber hinaus gewinnt die Betrachtung der Überführbarkeit in industrielle Prozesse und reale Produkte an Bedeutung, indem beispielsweise die Konzepte bis zur doppelseitigen Beschichtung im Pilotmaßstab erforscht werden und als Demonstrator gestapelte Vollzellen aus ultradicken Elektroden hergestellt werden.

Abb.: Strukturierungskonzepte innerhalb des Projektes HiStructures

Ziele und Aufgaben des iPAT

• Durch beidseitige, ultra-dicke Elektrodenbeschichtungen auf Kollektormaterialien sollen im Vergleich zum Stand der Technik (3- 4 mAh/cm²) sehr hohe Flächenkapazitäten (Ziel: 8- 10 mAh/cm² je Seite) realisiert werden
• Produktionskonzepte werden erarbeitet, mit denen eine Fertigung ultradicker, doppelseitig beschichteter Hochenergieelektroden trotz der großen produktionstechnischen Herausforderungen kontinuierlich und kosteneffizient mittels Extruder und Mehrlagenschlitzdüse produziert werden können
• Im Elektrodenkomposit soll mit Hilfe optimaler Passivmaterialverteilung und hierarchischer Strukturierung (z.B. Aktivmaterialblends, Gradientenelektroden, Mehrlagenbeschichtung) die zunehmende Transportlimitierung behoben und die Trocknung der Elektroden effizienter gestaltet werden

 
Feste Projektpartner

TU Braunschweig – Institut für Partikeltechnik (iPAT), AG Batterie-Verfahrenstechnik, Institut für Füge- und Schweißtechnik (ifs) und Institut für Energie- und Systemverfahrenstechnik (InES); Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) – Akkumulatoren Materialforschung; Karlsruher Institut für Technologie (KIT) – Institut für Thermische Verfahrenstechnik/ Bereich Thin Film Technology (TFT); Universität Ulm (UU) – Institut für Stochastik; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) – Institut für Technische Thermodynamik, Abteilung Computergestützte Elektrochemie