Verbesserte Lithium-Ionen-Batterien durch Modifikation der Elektrodenoberflächen

In diesem Teilvorhaben wird Arges aufbauend auf der vorhandenen Systemtechnologie ein Scansystem inklusive Steuerung und Software zur flächigen Bearbeitung von elektrischen Energiespeichern entwickeln.

Der für die Strukturierung von Substratfolie und Aktivmaterial notwendige Laserprozess stellt besondere Anforderungen an die Steuerung und Schnittstellen des Scannersystems. Neben den notwendigen Ablenkgeschwindigkeiten ist auch die Wiederholgenauigkeit eine Herausforderung im Rahmen des Verbundprojekts. Die Anforderungen an die Synchronität sowie die elektrische und optische Genauigkeit sind dabei von höchster Bedeutung. Dies bringt ein hohes Maß an technischem Risiko mit sich.

Im Rahmen des Teilvorhabens ergeben sich neuartige Anforderungen an das Scansystem aus der Anwendung. Da die notwendigen Laserparameter zu Beginn des Vorhabens noch nicht bekannt sind, werden im Rahmen des Projekts die notwendigen Anforderungen an das Scansystem erarbeitet und daraus das optische Design des Scansystems im Laufe des Projekts entworfen. In diesem Zusammenhang ist ebenso eine Entwicklung der notwendigen Elektronikbaugruppen zur Erfüllung der erweiterten elektrischen Anforderungen vonnöten.

In Kooperation mit den Verbundpartnern müssen geeignete Schnittstellen zwischen dem Scansystem und dem Gesamtsystem definiert werden. Die mechanischen und elektrischen Schnittstellen sowie geeignete Kommunikationsprotokolle werden in das Scansystem integriert, um die Funktionalität im System zu gewährleisten.

Nach Aufbau und Integration des Demonstrators wird im Rahmen einer Evaluierungsphase die zukünftige Produktionstauglichkeit geprüft und bewertet. Dies erfolgt im Rahmen einer Integration in eine produktionsnahe Fertigungslinie. Daraus resultierend können noch Anpassungen an den Demonstratoren vorgenommen werden.

Als Arbeitsschwerpunkt steht die Entwicklung eines Scansystems inklusive Steuerung und Software zur flächigen Bearbeitung von elektrischen Energiespeichern im Mittelpunkt.

Die Integration von mechanischen und elektrischen Schnittstellen sowie von geeigneten Kommunikationsprotokollen in das Scansystem zum Aufbau und Integration des Demonstrators in eine produktionsnahe Fertigungslinie ist als weiterer Schwerpunkt abzuarbeiten.

Abschließend muss ein Referenzszenario zur Abschätzung anfallenden Fertigungskosten für mittlere und große Serienfertigungen definiert werden.

Einbindung von laserbasierten Prozessen zur Funktionalisierung von Aktiv- und Substratmaterial in bestehende Fertigungsprozesse. Daraus resultiert eine Effizienzsteigerung der Lithium-Ionen-Batterien und folglich eine Erhöhung der Kilometer-Leistung elektrifizierter Fahrzeuge.

Darüber hinaus ist es möglich, kompaktere und auch leichtere Batterien zu fertigen, was die Laufleistung zusätzlich steigert.