Mobile Energiespeicher und Elektrochemie

Die Abteilung bündelt die Kompetenzen des Fraunhofer IKTS im Bereich der Elektrochemie sowie in der Entwicklung mobiler elektrochemischer Energiespeicher.

Das Tätigkeitsfeld umfasst dabei die Entwicklung einer großen Bandbreite von elektrochemischen Methoden für die Abscheidung von Funktionsschichten, die Untersuchung von Korrosionsmechanismen oder die elektrochemische Bearbeitung (Electrochemical Machining, ECM). Elektrochemische Energiespeicher stehen hier exemplarisch für eine wesentliche Applikation. Die Anwendungsfelder reichen aber auch bis hin zur Mikroelektronik, Photovoltaik etc.

Im Bereich mobiler Energiespeicher stehen konventionelle Lithium-Ionen-Batterien im Fokus. Darauf basierend werden Batterien der nächsten Generation entwickelt. Dies umfasst beispielsweise Festkörperbatterien auf Basis von Lithium- oder Natriumchemien, aber auch multivalente Systeme und Zellen in bipolarem Aufbau. Wesentliche Fragestellungen liegen im fundierten Verständnis von Materialeigenschaften, Mikrostruktur, Zellaufbau und elektrochemischen Eigenschaften der Batteriezellen.

Für Fertigungsprozesse solcher Batterien werden neue Prozesse und ein Verständnis der Wertschöpfungsketten benötigt. In Kooperation mit werkstofflich und technologisch orientierten Arbeitsgruppen kann im »Applikationszentrum Batterietechnologie« die gesamte Wertschöpfungskette für die Energiespeicherentwicklung, -fertigung und -produktion dargestellt werden. Prozessbegleitend erfolgt die Entwicklung von Inline-Prüfverfahren. Ein Schwerpunkt liegt auch auf der Charakterisierung des Betriebs-, Fehler- und Langzeitverhaltens von Batterien.

Die effiziente Nutzung und das Recycling von Batteriematerialien sind wichtiger Baustein einer zukünftigen Kreislaufwirtschaft für solche Komponenten. Daher werden auch Methoden für das recyclinggerechte Design von Zellen, die Aufbereitung in Recyclingprozessen und Wiederverwertungsoptionen entwickelt. Hierfür steht das »Applikationszentrum Stoffliches Recycling« zur Verfügung.

Kernkompetenzen

• Elektrochemische Charakterisierung von Supercaps und Batterien
• Elektrochemische Verfahrensentwicklung (z. B. Anodisieren, Galvanisieren, Electrochemical Machining und Sensorik)
• Entwicklung und Bewertung von Zellkonzepten konventioneller Batterien und Festkörperbatterien
• Prozess- und Materialentwicklung für Lithium-Ionen-Batterien vom Labor- bis in den Technikumsmaßstab
• Recyclinggerechtes Design von Batterien und Recyclingprozesse
  

Leistungsangebot

• Experimentelle und theoretische Arbeiten zur Entwicklung elektrochemischer Prozesse (Electrochemical Machining, Abscheidung funktioneller Schichten)
• Untersuchung von Korrosions- und Verschleißbeständigkeit
• Elektrochemische Charakterisierung von Batteriematerialien und -komponenten
• Entwicklung, Herstellung und Untersuchung von Batterieelektroden
• Entwicklung, Technologiebewertung und Beratung zu Zellkonzepten
• Up-Scaling von Laborprozessen und Technologietransfer
• Post-mortem-Analyse von Batteriezellen
• Machbarkeitsstudien und Beratung im Bereich der Prozessentwicklung und -skalierung
• Kreislaufführung von Batteriekomponenten