Nanostrukturierte Batteriematerialien

Die Evaluierung der von unseren Projektpartnern hergestellten Zell-Prototypen mit nanostrukturierten beschichteten Elektrodenmaterialien erfolgt durch elektrische Zelltests. Hierbei sind verschiedene Zellchemien der Batterien, variierende Kapazitäten und Geometrien zu berücksichtigen und geeignete Tests zu wählen bzw. zu entwickeln, welche die Unterschiede beschichteter gegenüber unbeschichteter Elektrodenmaterialien deutlich zeigen können. Beabsichtigt ist dementsprechend die Ausarbeitung eines generellen Benchmark-Tests, der einen Vergleich der Zellen ermöglicht, obwohl sie sich in einigen ihrer Eigenschaften markant unterscheiden können.

Die Herausforderungen sind demnach eine präzise Ausarbeitung von Testaufbauten und -programmen, die verschiedene Charakteristika (z. B. Alterungsverhalten und maximale Stromstärken beim Laden und Entladen) von Prototypen und kommerziellen Zellen abbilden können.

Bei der Ausarbeitung der Testpläne werden insbesondere Zelltests berücksichtigt, mit denen ein Effekt nanostrukturierter Beschichtungen der Elektroden effizient nachgewiesen werden kann. Voraussichtlich werden diese Tests primär durch das zyklische Laden und Entladen sowie der kalendarischen Alterung der Zellen bei verschiedenen Stromstärken und Temperaturen realisiert. Diese Tests müssen auf die jeweilige Zellchemie angepasst werden in Hinblick auf verwendete Spannungs- und Stromgrenzen. Da die Zell-Prototypen noch nicht kommerzialisierte Elektrodenmaterialien enthalten werden, stellt dies einen in sich iterativen Prozess dar, bis optimale Testbedingungen erarbeitet worden sind.

Des Weiteren sollen die evaluierten Zell-Protoypen mit kommerziellen Zellen anonymisiert verglichen werden, um somit den Effekt der nanostrukturierten Beschichtungen in einem breiteren Kontext beurteilen zu können.

Als technische Verwertung der Teilprojektergebnisse wird die Verbreitung eines Benchmark-Tests für Lithium-Ionen-Pouch-Zellen vorgesehen. Mit diesem kann ein aussagekräftiger Vergleich verschiedener am Markt verfügbarer Produkte schnell und kostengünstig einer Vielzahl von Anwendern zugänglich gemacht werden.

Im Rahmen der wirtschaftlichen Verwertung sehen wir zwei Ansätze. Zum einen werden die im Teilprojekt erarbeiteten Ergebnisse zur Identifikation der meistversprechenden nanostrukturierten Batteriematerialien kurz- bis mittelfristig in Studien und Beratungsthemen einfließen und somit Verbreitung finden. Zum anderen werden die entwickelten Testmatrizen im Rahmen kundenspezifischer Benchmarktests in weiterentwickelter Form Verwendung finden.