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Universitätsaufgaben, Campus Süd

Karlsruher Institut für Technologie Universitätsaufgaben, Campus Süd

Karlsruher Institut für Technologie

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Bundesministerium für Bildung und Forschung

Referat 523: Werkstoffinnovationen, Batterie; Hereon, KIT

Referat 525: Batterieforschung; KIT

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

Bundesministerium für ­Forschung, Technologie und Raumfahrt

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MultiEx behandelt die simulationsgestützte Optimierung des Extrusionsprozesses für Lithium-Ionen-Batteriekathodensuspensionen. Dafür werden Experimente und mehrskalige simulative Untersuchungen durchgeführt, um den Prozess hinsichtlich Suspensionsqualität, verbesserter Schneckenkonfigurationen und höherer Durchsätze zu optimieren.

Experimentelle Untersuchungen in Vorgängerprojekten haben gezeigt, dass die Verteilung des Leitfähigkeitsadditivs innerhalb der Elektrodenstruktur die Leistungsfähigkeit der gefertigten Batteriezelle entscheidend beeinflusst. Dies kann einen wertvollen Beitrag dazu liefern, die Leitrußstruktur in Bezug auf eine gesteigerte Energie- und Leistungsdichte zu optimieren.
Hierfür wird im Projekt unter anderem eine Prozessroute mit trockener Vorstrukturierung der Leitruße mit Aktivmaterialien untersucht. Umfangreiche simulative Studien unter Zuhilfenahme der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) bieten dabei eine flexible und kostengünstige Möglichkeit, den Trockenmischprozess und den Einfluss der relevanten Prozessparameter zu untersuchen. Die Ergebnisse des Trockenmischvorgangs bilden die Ausgangssituation für die anschließende kontinuierliche Nassdispergierung in einem Extruder.

Um ein tiefgreifendes Verständnis des Dispergierprozesses zu erlangen, werden mikro- (DEM) und makroskalige (CFD) Simulationen durchgeführt. Aus den Ergebnissen der Simulationen auf der Mikroskala sind anschließend Kinetikvorschriften abzuleiten, welche die dynamischen Vorgänge des Leitrußaufschlusses in Abhängigkeit der während des Mischvorgangs wirkender Kräfte mathematisch beschreiben.

Zeitgleich untersuchen makroskopische Simulationen mittels CFD die innerhalb der Extrudergeometrie herrschende Strömungsbedingungen. Schließlich erfolgt die Kopplung beider Skalen mittels Populationsbilanzen. Dies liefert wichtige Informationen über die Beanspruchung des Leitrußes in der Suspension und schließlich über die Partikelgröße, die mit gegebenen Prozessparametern erreicht werden kann.

Quelle: https://www.prozell-cluster.de/projekte/multiex/ (jüngster Zugriff: 07.05.2020)

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Entwicklung einer Methodik zur Auslegung und Skalierung kontinuierlicher Dispergierprozesse in der Lithium-Ionen-Batterieproduktion mittels simulativer und experimenteller Untersuchungen

Herr Prof. Dr. Hermann Nirschl

Prof. Dr.

Lehrstuhl für Verfahrenstechnische Maschinen

Gesamtkommunikation

Karlsruher Institut für Technologie Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik Lehrstuhl für Verfahrenstechnische Maschinen

Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik

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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]

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 - 31.12.2022
Ausführende Stelle	KIT • MVM • VM
Standort	Karlsruhe
Fördersumme	272.472,00 €
Projektvolumen	272.472,00 €
Fördergeber	BMFTR

Projekt

MultiEx

Entwicklung einer Methodik zur Auslegung und Skalierung kontinuierlicher Dispergierprozesse in der Lithium-Ionen-Batterieproduktion mittels simulativer und experimenteller Untersuchungen

Projektbetreuung als

Lehrstuhl für Verfahrenstechnische Maschinen

Universitätsaufgaben, Campus Süd

Förderung

Dieses Projekt ist Teil des Verbundprojekts

MultiEx

Weitere Teilprojekte des Verbundvorhabens

Teilprojekt 2

Laufzeit:

Förderkennzeichen:

Battery LabFactory Braunschweig

Dieses Projekt ist Teil der Förderinitiative

ProZell (Cluster)

Teilprojektleitung

Lehrstuhl für Verfahrenstechnische Maschinen

Teilprojektleiter*in

Pressekontakt

Verbundprojektkoordination

Lehrstuhl für Verfahrenstechnische Maschinen

Verbundprojektkoordinator*in

Pressekontakt

Links

Abschlussberichte und sonstige Veröffentlichungen in der TIB –Leibniz-Informationszentrum Technik und Naturwissenschaften und Universitätsbibliothek