Battery Cell Technology

Im Projekt BCT ist das Ziel des Forschungszentrums Jülich die erfolgreiche Verfahrensentwicklung zur Synthese von Festkörperelektrolyten. Die Verwendung verschiedener Ausgangsstoffe und Herstellungsverfahren soll dazu dienen, die Einsatzfähigkeit der erhaltenen Pulverqualitäten für verschiedene Produktionsverfahren zu evaluieren und Vor- und Nachteile für eine mögliche Hochskalierung der Herstellungsprozesse zu bewerten.

Den Schwerpunkt der Arbeiten bildet die Entwicklung eines hochskalierbaren Herstellungsprozesses für Festelektrolytpulver. Dabei wird ausschließlich die Herstellung von Lithium-Aluminium-Titan-Phosphat betrachtet, da dieses Material gegenüber anderen oxidischen Lithium-Ionenleitern a) eine niedrige Dichte und damit einen weniger kritischen Einfluss auf die gravimetrische Energiedichte hat, b) aus Elementen besteht, die keinen ressourcenkritischen Erwägungen unterliegen und c) eine deutlich bessere Verarbeitung und Reproduzierbarkeit aufweist als andere oxidische oder sulfidische Lithium-Ionenleiter.

Die Synthese des Werkstoffs basiert auf einer Auswahl von Ausgangschemikalien hinsichtlich Umweltverträglichkeit, der Preise, der Verfügbarkeit und verfahrensspezifischer Eigenschaften. Die verschiedenen Pulverchargen werden anschließend auf ihre Eigenschaften (Korngröße, Kristallinität, innere Oberfläche etc.) untersucht und schrittweise mit steigender Kalzinierungstemperatur beaufschlagt, um die Beziehungen zwischen Temperatur, Korngröße, Kristallinität, Zerkleinerungsfähigkeit und Leitfähigkeit im Detail zu untersuchen.

Festkörperbatterien sollen das Potenzial haben, in ihren einzelnen Eigenschaften mindestens die durch die nationale Plattform für Elektromobilität definierten Ziele für herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien für die Jahre nach 2020 zu erfüllen. Mit dem Teilvorhaben wird ein Beitrag geleistet, um Deutschland als Technologiestandort für zukünftige Batteriegenerationen zu etablieren. Das in diesem Projekt generierte Kernwissen zur Herstellung von Festelektrolyten soll dazu beitragen, Festkörperelektrolyte kommerziell verfügbar zu machen, da es derzeit nur wenige Hersteller weltweit gibt.