Prof. Dr. Georg Garnweitner, Dr. Peter Michalowski
Die Vorlesung „Materialien und Prozesse für moderne Batteriesysteme“ ist ein Bestandteil des Moduls „Neue Technologien“ und findet als Blockveranstaltung jedes Sommersemester statt. Diese Vorlesung gibt eine Einführung über die verwendeten Materialien in modernen Batteriesystemen mit ihren wichtigsten Eigenschaften, sowie in die Prozesskette zur Herstellung einzelner Batteriekomponenten und deren Zusammenbau zu Zellen. Ein starker Fokus liegt dabei auf Lithium-Ionen-Batterien.
Vorlesungsinhalt
Der erste Teil der Vorlesung behandelt die Grundlagen der Elektrochemie und die Definitionen der wichtigsten Batterietypen mit ihren Eigenschaften und Leistungsparametern. Anschließend werden die Hauptkomponenten (Elektrolyt, Kathode, Anode, Separator) von Lithium-Ionen-Batterien vorgestellt, wobei der Schwerpunkt auf den zugrundeliegenden Materialien, ihren Eigenschaften und ihrer allgemeinen Synthese liegt. Die Vorlesung bietet zudem einen Einblick in die wichtigsten elektrochemischen Untersuchungsmethoden, sowie einen Ausblick auf mögliche zukünftige Batteriesysteme, wobei die Vor- und Nachteile im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien diskutiert werden.
Im zweiten Teil der Vorlesung steht die gesamte Prozesskette vom Material bis zur fertigen Batteriezelle im Fokus. Die einzelnen Prozessschritte werden mit ihren wesentlichen Einflussparametern und den notwendigen Maschinen ausführlich diskutiert, wobei die Vor- und Nachteile von Prozessvariationen bewertet werden. Von besonderer Bedeutung sind die Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen, die den Einfluss der Prozessierung auf die resultierenden Strukturen und die Korrelation zwischen Gefügeeigenschaften und der endgültigen Zellleistung definieren. Darüber hinaus werden wichtige, aktuelle Trends wie der Einsatz von Festkörperelektrolyten und deren Auswirkungen und Anforderungen an die Prozesskette diskutiert.
