Entwicklung optimierter Li-SPAN-Zellen
Fördergeber: BMFTR
Ansprechpartner: Robert Ebeling
Laufzeit: 3 Jahre (01.06.2026 – 31.05.2029)
Fördersumme: 558.101,26 €
Projektbeschreibung:
Für die Elektrifizierung verschiedener Anwendungen, von Power-Tools bis hin zum elektrischen Fliegen, werden Zelltechnologien mit höchsten Leistungsanforderungen benötigt. Als Nachfolger des Projekts SulForFlight setzt es sich OptiSPAN zum Ziel Lithium-Schwefel (Li-S) Zellen auf Basis sulfurierten Polyacrylnitrils (SPAN) in einem ganzheitlichen und interdisziplinären F&E-Ansatz zur Marktreife zu verhelfen. In sulfurierten Polymermaterialien ist der Schwefel kovalent gebunden und der primäre Degradationsmechanismus von Li-S Batterien, bedingt durch die hohe Löslichkeit von Schwefel-Spezies im Elektrolyten, wird dadurch effektiv unterbunden.
SPAN-basierte Zellen zeichnen sich, neben einer gegenüber Li-Ionen Batterien deutlich gesteigerten spezifischen Energie, durch eine hohe Ratenfähigkeit und Zyklenstabilität aus.
Projektpartner:
- VARTA Microbattery GmbH (VMB)
- IOLITEC GmbH
- Deutsches Zentrum für Luft – und Raumfahrt (DLR)
- Fraunhofer IWS
- TU Dresden
Assoziierte Partner:
- ADEKA Corp.
- STIHL AG & Co. KG
- DLR HAP
Ziele und Aufgaben des iPAT:
- Optimierung von SPAN-Elektroden, insbesondere von Binder-, Leitadditiv- und Stromableiterkonzepten, zur Verbesserung von Leitfähigkeit, mechanischer Stabilität sowie gravimetrischer und volumetrischer Energiedichte
- Entwicklung robuster Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen entlang der gesamten Elektrodenfertigung, vom Rohmaterial und der Suspension bis zur Elektrode und elektrochemischen Leistungsfähigkeit.
- Systematische Untersuchung der Kalandrierbarkeit von SPAN-Kathoden, um trotz der intrinsischen Elastizität des Aktivmaterials höhere Elektrodendichten zu erreichen.
- Etablierung einer kontinuierlichen und skalierbaren Slurryherstellung mittels Extrusion, mit Fokus auf hohem Durchsatz, stabiler Prozessführung und reduziertem Energiebedarf.
- Entwicklung und Integration energieeffizienter Trocknungsprozessen, insbesondere mittels (N)IR-Trocknung.
- Überführung der optimierten Prozesse in eine kontinuierliche Rolle-zu-Rolle-Fertigung (R2R) und Herstellung doppelseitiger SPAN-Kathoden im Pilotmaßstab für großformatige Pouch- und Rundzelldemonstratoren.
- Sicherheitstechnische Bewertung der Demonstratorzellen.
