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Technische Universität München

Presse und Medien

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Bundesministerium für Bildung und Forschung

Referat 525: Batterieforschung; KIT

Bundesministerium für ­Forschung, Technologie und Raumfahrt Referat 525: Batterieforschung; KIT

Bundesministerium für ­Forschung, Technologie und Raumfahrt

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Lithium-Ionen-Batterien (LIB) stellen die Schlüsselkomponente elektrischer Energiespeicher dar. Die Verbesserung ihrer Eigenschaften bietet enormes Potenzial für eine erhöhte Marktdurchdringung der Elektromobilität zu Lande, zur See und in der Luft. Aber auch stationäre Energiespeicher und elektronische Konsumprodukte würden von einer Weiterentwicklung der LIB stark profitieren.
Die Beschaffenheit der Elektroden definiert zahlreiche Eigenschaften der LIB, wie die verfügbare Kapazität, Schnellladefähigkeit und Leistungsbereitstellung. Beim Laden und Entladen wird Lithium in die Aktivmaterialien ein- bzw. ausgelagert. Durch die poröse Struktur der Elektrode ergeben sich jedoch lange und komplexe Lithium-Ionen-Transportwege in der Elektrolytflüssigkeit. Diese haben teilweise starke Lithium-Konzentrationsgradienten in den Elektroden zur Folge, welche einen Abfall der verfügbaren Kapazität aufgrund von Lithiumverarmung an den Aktivmaterialoberflächen verursachen. Die Einbringung von Strukturen in die Elektroden stellt einen bewährten Ansatz zur Verringerung der erwähnten Lithium-Konzentrationsgradienten dar.

Das Vorhaben ProfiStruk adressiert den Einsatz von alternativen und prozesstechnisch überlegenenen Strukturierungsprozessen, die eine Alternative zu laserbasierten Verfahren mit zu geringen Prozessgeschwindigkeiten für die Massenproduktion darstellen sollen. Projektziel ist die Integration von Anlagentechnik zur Strukturierung in die bestehende Produktionslinie für Lithium-Ionen-Zellen. Gleichzeitig soll eine Anlage für die diskontinuierliche Injektion von Strukturbildnern ohne Aktivmaterialverlust etabliert werden und eine Validierung des Strukturierungsprozesses durch die Produktion großformatiger Lithium-Ionen-Zellen erfolgen. Die Herausforderung besteht in der Prozess- und Anlagenentwicklung zur In-line-Strukturierung, wobei sowohl mechanische als auch verfahrenstechnische Prozesse verwendet werden.

Die Prozessauslegung an der TU München und TU Braunschweig basiert auf bisherigen Untersuchungen zur Strukturdimensionierung und -verteilung. Diesbezüglich sollen laserstrukturierte Elektroden als Modellmethodik für die Validierung vorteilhafter Strukturen und die daraus folgende Werkzeug- und Prozessauslegung herangezogen werden. Bewertungskriterien sind elektrochemische Untersuchungen der erzeugten strukturierten Elektroden, die im Sinne einer systematischen Strukturentwicklung mit den strukturellen, mechanischen und elektrischen Elektrodeneigenschaften korreliert werden.

Quelle: https://www.prozell-cluster.de/projekte/profistruk/ (jüngster Zugriff: 11.05.2020)

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Prozess- und Anlagenentwicklung zur prozessintegrierten In-line-Strukturierung von Lithium-Ionen-Elektroden

Herr  Florian Günter

Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften

Herr Prof. Dr. Rüdiger Daub

Prof. Dr.

Technische Universität München Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften

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Arbeitseinheit NMT: Neue Materialien und Chemie

Projektträger Jülich Arbeitseinheit NMT: Neue Materialien und Chemie

Projektträger Jülich

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[verbundprojekt]

[Verbundprojekt]

Ziel des Teilprojektes ist unter anderem die Nachbildung von mechanisch erzeugten Strukturen mit Hilfe des Lasers, um den Einfluss der thermischen Wechselwirkung beim Laserstrukturieren im Vergleich zu mechanischen Verfahren („kalten Verfahren“) zu bewerten. Hierzu kommen verschiedene Methoden zur Oberflächencharakterisierung sowie elektrochemische Verfahren zum Einsatz.

Quelle: https://www.tu-braunschweig.de/ifs/institut/forschung/abteilungen-und-kompetenzen/faserverbund-und-elektromobilitaet/forschungsprojekte/profistruk (jüngster Zugriff: 04.10.2023)

Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig

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Technische Universität Braunschweig

Stabsstelle Presse und Kommunikation

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Battery LabFactory Braunschweig

Technische Universität Braunschweig Braunschweiger LabFactories for Batteries and more Battery LabFactory Braunschweig

Laufzeit	01.10.2019 - 31.03.2023
Ausführende Stelle	TUM • iwb
Standort	Garching b. München
Fördersumme	849.809,00 €
Projektvolumen	849.809,00 €
Fördergeber	BMFTR

Projekt

ProfiStruk

Prozess- und Anlagenentwicklung zur prozessintegrierten In-line-Strukturierung von Lithium-Ionen-Elektroden

Projektbetreuung als

Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften

Technische Universität München

Förderung

Dieses Projekt ist Teil des Verbundprojekts

ProfiStruk

Weitere Teilprojekte des Verbundvorhabens

Teilprojekt 2

Laufzeit:

Förderkennzeichen:

Battery LabFactory Braunschweig

Dieses Projekt ist Teil der Förderinitiative

ProZell (Cluster)

Teilprojektleitung

Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften

Teilprojektleiter*in

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Verbundprojektkoordination

Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften

Verbundprojektkoordinator*in

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