Kompetenzen

Wir entwickeln Energiespeichertechnologien der Zukunft für automobile und industrielle Anwendungen.

Unsere Forschungskompetenzen und –infrastruktur umfassen

  • Optimierung und Charakterisierung von Aktivmaterialien,
  • Simulation elektrochemischer Vorgänge,
  • Entwicklung von Fertigungsprozessen,
  • Design von Komponenten und Batteriezellen und
  • Fertigung und Validierung von Prototypen.

In allen Bereichen bauen wir auf unseren Erfahrungen aus der Entwicklung und Serienproduktion von großformatigen Zellen für die Elektromobilität auf.

Glovebox

Kompetenzfelder

Kompetenzfeld Anode

Die Anode nimmt während des Ladevorgangs Elektronen auf und gibt diese beim Entladen zum externen Stromkreis ab. Gemäß Stand der Technik, bestehen Anoden der Li-Ionen Zelle aus einer Kupferfolie mit einer Graphit-Aktivmaterialbeschichtung.

Neben der Optimierung klassischer Li-Ionen Systeme erarbeiten wir neuartige Anodenkonzepte zur Energiedichtesteigerung bei gleichbleibend hoher Zyklenfestigkeit. Unsere Ziele erreichen wir durch Variation und Optimierung der Aktivmaterialien, der Rezepturentwicklung sowie der Optimierung des Formationsprozesses.

Kompetenzfeld Kathode

Die Kathode nimmt während des Entladevorgangs Elektronen vom externen Stromkreis auf und gibt diese beim Laden wieder ab. Kathoden bestehen aus einer Aluminiumfolie mit einer Aktivmaterialbeschichtung.

Kathoden-Aktivmaterialien unterscheiden sich in ihrer chemischen Struktur, den elektrochemischen Potentialen und Reaktionsmechanismen sowie Stabilität im delithiierten Zustand. In Abhängigkeit der Kundenanforderungen erreichen wir durch die Entwicklung der Kathoden-Aktivmaterialien ein Optimum aus Sicherheit, Energiedichte und Kosten.

Diagramm Lade- und Entladevorgang

Kompetenzfeld Elektrolyt und Separator

Der Transport von Ladungsträgern zwischen Anode und Kathode erfolgt durch Elektrolyt und Separator. Gleichzeitig isoliert der Separator Anode und Kathode elektronisch voneinander um interne Kurzschlüsse auszuschließen.

Elektrolyte bestehen aus organischen, anorganischen oder polymeren Materialien mit hoher ionischer Leitfähigkeit. In Lithium-Ionen-Zellen werden üblicherweise organische Lösungsmittelgemische mit gelösten Lithiumsalzen und Additiven eingesetzt.

Als Separatoren werden feinporige Polymerfilme verwendet, die abgestimmt auf Elektroden und Elektrolyt eine Oberflächenfunktionalisierung erhalten können.

Unsere Entwicklungsziele liegen in einer hohen ionischen Leitfähigkeit sowie chemischer und elektrochemischer Stabilität in einem großen Temperatur- und Potentialbereich.

Separator Mutterrolle mit Lupe

Kompetenzfeld Komponenten- und Batteriezellen-Design

Wichtige Einflussfaktoren für die Sicherheit, Leistungsfähigkeit und Kosten von Batteriezellen sind neben der Auswahl der Aktivmaterialien auch der Aufbau der Komponenten und das Zelldesign.

Durch gezielte Optimierung der Balancierung von Anode und Kathode ist ein Optimum aus hoher Energiedichte und langer Zyklenlebensdauer realisierbar. Einfluss auf die Energiedichte haben weiterhin die Dimensionierung der einzelnen Elektrodenblätter, die Ausführungsform des Elektroden-Separator-Verbunds (gestapelt, z-gefaltet oder gewickelt) sowie die Materialien und Anordnung der inaktiven Zellkomponenten wie zum Beispiel das Gehäuse und die Stromableiter.

Für eine ideale Auslegung und Optimierung der Batteriezellen setzen wir unsere Erfahrungen der Serienentwicklung und Expertise in der Simulation großformatiger Zellen für automobile und industrielle Anwendungen ein.

Explosionsdarstellung einer Batteriezelle