Batterietechnik

Lithium-Metall- und Lithium-Ionen-Batterien (LIB)

Leitung: Dr. rer.nat. Norbert Wagner

Mobile Energiespeicher bilden die Grundlage für zukunftsweisende Antriebssysteme bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb, bei vollständig elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, aber auch für die Wasserstoff- und Brenn-stoffzellentechnologie. Die Schlüsseltechnologie zur Realisierung einer breiten Elektromobilität ist eine effiziente, bezahlbare und kundenfreundliche Batterie.

Schematische Darstellung einer Lithium-Luft-Batterie

Batteriesysteme wie Lithium-Schwefel und Lithium-Luft besitzen das Potenzial für höchste Kapazität (Energiedichte). Diese Systeme haben derzeit noch vielfältige Probleme, die durch Grundlagenforschung verstanden und behoben werden müssen. Sicherheit und Zuverlässigkeit von Hochenergie- und Hochleistungsbatterien sind für die Anwendung sehr wichtig und werden durch inhärent sichere Materialien und Zustandsdiagnose verbessert.

Arbeitsschwerpunkte

• Entwicklung von Lithium-Schwefel und Lithium-Luft-Batterien durch neue nano- und mikrostrukturierte Elektroden
• Untersuchung von Degradations-phänomenen und Entwicklung von Vermeidungsstrategien
• Entwicklung von Elektroden mit erhöhter Sicherheit mittels kostengünstiger Herstellverfahren
• Zustandsdiagnostik (State of charge: SOC, State of health: SOH) für Zellen und Batteriesysteme mit in-situ Diagnostik und Frequenzanalyse
• Multi-Skalen-Modellierung und Simulation der Batterieprozesse mit Lebensdauervorhersage
• Zyklisierung und Komponentendesign

Beschichtungsanlagen

Trockensprühanlagen
Reaktive Misch- und Walzanlagen
Suspensionssprühanlage
Vakuumplasmasprühanlagen (VPS)

Testeinrichtungen

Für die Untersuchungen und Entwicklungsarbeiten stehen dem Institut und externen Interessenten die folgenden Testeinrichtungen zu Verfügung:

• Teststände für Batterien im mW- bis kW-Bereich mit Klimakammer und Impedanzanalyse
• Teststände für Halbzellenmessungen
• Teststand für rotierende Scheiben-Ring-Elektrode
• In-situ und ex-situ XRD
• optische Spektroskopien (IR- und Ramanspektroskopie)
• XPS-Untersuchungen
• adiabatisches Kalorimeter
• Porosimeter