Innovativer Zellaufbau für anorganische Festkörperbatterien

Projekt »FLiBatt« entwickelt innovativen Zellaufbau für anorganische Festkörperbatterien

 

Gemeinsam mit Industriepartnern arbeitet das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE im Projekt »FLiBatt-Feste Lithiumbatterien mit Vliesstoffen« an der Entwicklung einer neuartigen Batteriezellarchitektur für Festkörperbatterien. Ziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung eines innovativen Prozesses für einen neuen Zellaufbau, der die kostengünstige Herstellung von anorganischen Festkörperbatterien ermöglichen soll.

In Festkörperbatterien (»All-Solid-State Batteries«) wird der flüssige Elektrolyt durch einen festen Ionenleiter ersetzt. Dadurch wird der Einsatz von Lithium-Metall- Anoden erleichtert, was höhere Energiedichten und beispielsweise beim Einsatz in der E-Mobilität höhere Reichweiten erlaubt. Ein weiterer Vorteil ist die erhöhte Sicherheit: das sogenannte »Thermische Durchgehen« – das Entzünden des bei einem Kurzschluss in der Batterie verdampfenden Flüssigelektrolyts – wird vermieden.

Im Projekt »FLiBatt« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit den Projektpartnern ContiTech Elastomer-Beschichtungen GmbH, Glatt Ingenieurtechnik GmbH und Freudenberg Technology Innovation SE & Co. KG eine neuartige Batteriezellarchitektur für anorganische  Festkörperbatterien. Das Projekt mit einem Volumen von 2,68 Mio Eurowird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.

Das Fraunhofer ISE entwickelt im Rahmen des Projektes die Ausgangsstoffe für die Beschichtungsprozesse der Elektrode und der Separator-Schicht und stellt sie den Partnern für die Optimierung der Beschichtungsprozesse zur Verfügung. Darüber hinaus baut und charakterisiert das Fraunhofer ISE Batteriezellen.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Entwicklung von dünnen Schutzschichten auf dem Kathoden-Aktivmaterial, wie sie für dieses Vorhaben erforderlich sind.

Im Rahmen des Projektes wurde nun am Fraunhofer ISE ein Wirbelschichtreaktor des Projektpartners Glatt Ingenieurtechnik GmbH aufgebaut und in Betrieb genommen.

Unter Verwendung von diesem Reaktor können pulverförmige Batteriewerkstoffe in einem halb- bzw. vollkontinuierlichen Prozess modifiziert werden, die als Ausgangsmaterialien für die Herstellung von hocheffizienten Batteriezellen benötigt werden. Ebenso ist es möglich die Oberflächen der Pulver mit einer dünnen Schutzschicht im Nanometer-Bereich zu veredeln und so die Pulver vor unerwünschten Zersetzungsprozessen, die in der Batteriezelle ablaufen können, zu bewahren.

Auf diese Weise soll im Rahmen des Projektes ein Beitrag geleistet werden, Festelektrolytbatterien der großskaligen industriellen Anwendung näher zu bringen.

Weitere Informationen: https://www.ise.fraunhofer.de

BILD: © Fraunhofer ISE/Dirk Mahler

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