HiLo 2017-10-12T13:57:34+00:00

Umweltfreundliche Hoch-Energie-NCM 622-Kathoden mit optimierter Speicherkapazität/High-Load-Kathoden (HiLo)

Projektlaufzeit:
01.08.2016 – 31.07.2019

Institute:

  • Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)
  • Fraunhofer Institut für Siliziumtechnologie (ISIT)
  • Institut für Werkstoffwissenschaft (ifWW)
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Partner:

Fraunhofer Gesellschaft
Technische Universität Dresden

Die sogenannten Elektroden sind wesentliche Bestandteile von Batteriezellen. Durch eine angepasste Strukturierung der Kathode ist es möglich, die Energiespeicherdichte von Lithium-Ionen-Batteriezellen deutlich zu erhöhen, um die Anforderungen vor allem automobiler Anwendungen zu erfüllen und die Reichweite von Elektroautos zu steigern. Hier setzt das Vorhaben HiLo an. Ziel des Projektes ist es, modellgestützt geeignete Elektrodenstrukturen für die Steigerung des Speicherinhaltes für Hochenergieelektroden zu entwickeln und technologische Ansätze für die Realisierung solcher Elektroden zu untersuchen. Dafür sollen die sogenannte Folienextrusion sowie innovative Trockenbeschichtungsverfahren betrachtet werden.

Dies soll sowohl im Labor- als auch im Technikumsmaßstab erfolgen. Durch die Anwendung von Trockenbeschichtungsverfahren ist der Einsatz von Lösungsmitteln nicht mehr erforderlich, was die Umweltverträglichkeit des Herstellungsprozesses deutlich erhöht und zudem Kosten einsparen kann. Des Weiteren sollen die entwickelten Elektroden sowohl hinsichtlich ihrer Verarbeitbarkeit als auch ihrer Leistungsfähigkeit bewertet werden. Die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften erfolgt in enger Zusammenarbeit mit dem ProZell-Konsortium des Vorhabens High Energy. Es ist geplant, die Benetzbarkeit der Elektroden mit dem Elektrolyten zu betrachten, da dieser einen wesentlichen Einfluss auf den der Elektrodenherstellung nachgelagerten Prozess der Elektrolytbefüllung hat.

Auch werden die im Projekt erstellten Modelle zur Aufklärung der geeigneten Elektrodenstruktur und zur Vorhersage des Einflusses der Strukturänderung im Hinblick auf die Eigenschaften der Elektrode validiert. Als Ergebnis des Projektes soll ein tiefgehendes Verständnis für die Prozessgestaltung zur Realisierung optimierter Hochenergie-Kathoden erlangt werden, welches die Wechselwirkung mit Folgeprozessen sowie für den Einfluss auf die Zelleigenschaften (Speicherdichte, Leistungsfähigkeit) beinhaltet. Dieses Wissen kann die Grundlage für eine Reduzierung der Herstellungskosten bei gleichzeitiger Verbesserung der Lithium-Ionen-Zellen bilden.