In Aspekten wie Reichweite, Lebensdauer oder Kosten erfüllen aktuelle Traktionsbatterien nur bedingt die Ansprüche von Nutzern elektrischer Fahrzeuge und stellen damit eine kritische Hürde für den Ausbau der Elektromobilität in Deutschland dar. Durch den Einsatz neuartiger Hochenergie-Materialien (HE-Materialien) wie Silizium-Kohlenstoff-Komposite oder besonders lithiumreiche Kathodenmaterialien (z.B. Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt(NMC)), kann die Kapazität und Leistung konventioneller Lithium-Ionen-Batterien weiter verbessert werden. In Kombination mit neuartigen Fertigungsprozesse, die auf energieintensive und damit teuere Prozessschritte verzichten oder den Herstellprozess deutlich vereinfachen, eröffnen sich vielversprechende Möglichkeiten zur Lösung vieler der zuvor genannten Probleme der Elektromobilität. An dieser Stelle setzt das Projekt HEMkoop an.
Kernidee ist auf Basis weiterentwickelter Aktiv- und Passivmaterialien die Herstellung eines partikulären Aktivmaterial-Binder-Ruß-Kompositmaterials für die hocheffiziente Elektrodenprozessierung. Konkretes Ziel ist die Entwicklung wirtschaftlich nachhaltiger Material- und Prozesskonzepte, die eine kurzfristige Marktetablierung ermöglichen. Die Technologie soll zudem für Polymerelektrolyt- und nach kleinen Anpassungen auch für Solid-State-Elektroden anwendbar sein und damit einen zukünftigen Sprung in der Prozesstechnik vermeiden können. Vor diesem Hintergrund adressiert das Projekt die Entwicklung einer material- und prozessseitig abgestimmten HE-Zelle auf Basis
Final münden die besten Elektroden in Entwicklungs- und Demonstratorzellen zur Bewertung der Innovationen.
Das IWF arbeitet forschungsseitig an der optimierten prozesstechnischen Fertigung der HE-Zelle. Im Fokus steht hierbei der Prozessschritt der Elektrolytbefüllung, der konventionell als massiver Kostentreiber der Zellfertigung wirkt. Zur Verbesserung des Verständnisses der vorherrschenden Wirkmechanismen während der Elektrolytbefüllung und der darauf aufbauenden Optimierung des Prozesses wird der Einsatz des bildgebenden Röntgenverfahrens untersucht. Mit diesem soll der Elektrolyt in-situ visualisiert und dadurch ein erweitertes Verständnis der zellinternen Wirkzusammenhänge entwickelt werden. Ziel ist es, dieses erweiterte Prozessverständnis zur Prozessoptimierung mit dem Bestreben einer Steigerung von Produktqualität bei gleichzeitiger Minimierung von Prozesskosten einzusetzen.