Zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von Batterien werden insbesondere durch die Neu- oder Weiterentwicklung der Elektrodenmaterialien Fortschritte erzielt. Dies geschieht durch die Erforschung von material- und prozesstechnischen Fragestellungen. Unabhängig von der Vorgehensweise der Entwicklung müssen die Materialien zur Etablierung neuer Evolutionsstufen stets einer elektrochemischen Charakterisierung unterzogen werden. Dies erfolgt mit dem fertigen Produkt ebenso wie mit Materialien der notwendigen Entwicklungsstufen zum finalen Produkt.
Inst. f. Institut für Partikeltechnik
Inst. f. Füge- und Schweißtechnik
EL-CELL
MBraun
SiLi
CustomCells
Volkswagen
Neben analytischen Charakterisierungen werden aus den entwickelten Materialien auch Vollzellen gebaut, was üblicher Weise in einem manuellen Prozess erfolgt. Diese manuelle Assemblierung erzeugt eine Schwankung der Messergebnisse, die durch den subjektiven Einfluss des Experimentierenden entstehen. Um die damit einhergehenden Defizite der Reproduzierbarkeit auszugleichen ist ein Mehraufwand an herzustellenden Proben notwendig, was den Entwicklungsprozess verlangsamt und zu hohen materiellen und personellen Kosten führt.
In dem BMBF-Projekt wird die Entwicklung von Silizium-Kohlenstoffkompositen als Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien durchgeführt. Hierbei werden unter wissenschaftlicher Leitung des Instituts für Partikeltechnik und der Volkswagen AG verfahrenstechnische Prozesse zur Realisierung über den Labormaßstab hinaus erforscht.
Das Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik führt im Rahmen des Projektes die Entwicklung eines automatisierten Evaluierungssystems für Labor-Batteriezellen zur Rationalisierung der Batteriezellentwicklung durch. Ziel der Anlage ist die Reduzierung von Entwicklungszeit, Material- und Ressourceneinsatz sowie Entwicklungskosten neuer Materialsysteme. Hierzu wird ein Automatisierungssystem entwickelt, das den besonderen Anforderungen für Assemblierung von Labor-Zellen Rechnung trägt. Ziel ist eine kompakte Anwendung, die sich in Schutzgasumgebungen einbetten lässt. Insbesondere im unternehmerischen und akademischen F&E-Umfeld spielen die Kosten für die Atmosphärenbereitstellung in der Glove-Box eine wesentliche Rolle.
Ein weiteres Projektziel besteht in der Konzeption eines Systems zur Datenerfassung, -speicherung, -verarbeitung und -auswertung (Data Mining) für Daten der Fertigung, Materialien und fertigen Batterietestzellen, um neben revolutionären Aspekten (Entwicklung neuer Elektrodenmaterialien) auch evolutionären Aspekte (verschiedene Elektrolyte, Additive, Balancierungen) bei der Zellchemieentwicklung berücksichtigen zu können.