ARTEMYS

– Skalierbare, kostengünstige Fertigungstechnologien für Kompositkathoden und Elektrolytseparatoren in Festkörperbatterien

Fördergeber: BMBF

Ansprechpartner : Peter Michalowski

Zusammenfassung des Gesamtprojektes:

Lithium-Ionen-Batterien mit Festelektrolyten stellen vielversprechende Kandidaten für sichere Energyspeichersysteme mit hohen spezifischen Energiedichten dar. Das Konzept dieser all-solid-state batteries (ASSBs) auf Basis von oxidischen sowie sulfidischen Feststoff-Ionenleitern konnte bereits im Labormaßstab erfolgreich etabliert werden. Dennoch gibt es noch viele Herausforderungen in Bezug auf die Skalierung der Herstellungsprozesse, die für den Einsatz solcher Batterien im Bereich der Elektromobilität zu bewältigen sind. Im ARTEMYS-Projekt sollen diese beiden sehr unterschiedlichen Materialkonzepte (oxidische und sulfidische Ionenleiter) entsprechend ihrer Anwendbarkeit für industrielle Massenproduktion bewertet werden. Basierend auf Vorarbeiten der Projektpartner mit diesen Werkstoffen sollen großtechnische Herstellungsmethoden etabliert werden.

Beschreibung des Teilprojektvorhabens
Das Teilprojekt fokussiert sich auf den Einsatz der sulfidischen Festelektrolyten. Lithium-Thiophosphate als vielversprechende Materialien mit hoher Li+-Ionenleitfähigkeit sollen für die Herstellung von Kathoden und Separatoren im großtechnischen Maßstab untersucht und verarbeitet werden. Durch den Einsatz von metallischem Lithium als Anodenmaterial kann zudem die Energiedichte im Vergleich zu konventionellen Lithium-Ionen-Batterien erhöht werden. Konkrete Arbeitsschritte sind:

• Entwicklung eines Foliengießprozesses für die Herstellung von Kathoden und Separatoren aus den entsprechenden Schlickern (Identifikation der optimalen Zusammensetzung und Prozessparameter)
• Charakterisierung der Mikrostruktur und Korrelation mit den resultierenden elektrochemischen Eigenschaften der einzelnen Bestandteile
• Herstellung von Vollzellen mit Anoden aus metallischem Lithium sowie Bewertung der Funktionalität
• Stapeln mehrerer Zellen zu einem Stack mit einer Kapazität von rund 1 Ah

Feste Projektpartner
BASF SE, BMW AG, Ferro GmbH, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS), Glatt Ingenieurtechnik GmbH, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Rehm Thermal Systems GmbH, Thyssenkrupp System Engineering GmbH, TRIDELTA Thermprozess GmbH, Universität Bayreuth (Lehrstuhl für Funktionsmaterialien)