Festkörperbatterie

Festkörperbatterien gewährleisten ein hohes Sicherheits- bzw. Zuverlässigkeitsniveau. Ein Schwerpunkt innerhalb der Arbeitsgruppe »Zellentwicklung und Test« ist die Entwicklung von Komponenten für Elektrolyte und Kompositkathoden von Lithium- oder Natrium-Batterien sowie Zellchemien der nächsten Generation. Dabei werden sowohl am Fraunhofer IKTS entwickelte als auch kommerzielle Materialien mit elektrochemischen Verfahren für ihren Einsatz in Festkörperbatterien getestet. Darüber hinaus werden geeignete Verfahren zum Aufbau von Zellen aus den Einzelkomponenten, Wechselwirkungen der Komponenten untereinander und Grenzflächenreaktionen untersucht.

Zur Herstellung der Zellen für Festkörperbatterien stehen integrierte System aus mehreren Gloveboxen zur Verfügung. Damit lassen sich alle Prozesse von der Herstellung einzelner Zellkomponenten über die Kontaktierung mittels PVD bzw. Sputtern (Lithium, Metalle, etc.) bis hin zur Zellassemblierung unter Argon-Schutzgas abbilden. Im Fokus der Arbeiten stehen keramische Elektrolyte, sulfidische bzw. Thiophosphate als Elektrolyt, sowie Hybridsysteme aus Polymeren, Thiophosphaten und keramischen Partikeln. Um die Skalierung vorzubereiten, kann ein Transfer auf die am Applikationszentrum Batterietechnologie vorhandene Anlagentechnik, auch im Trockenraum, durchgeführt werden.

Zusätzlich zur elektrochemischen Charakterisierung steht am Fraunhofer IKTS eine breite Palette an Analyseverfahren wie REM, XRD, Thermoanalytik und Mikroskopie zur Verfügung. Diese Verfahren werden ebenfalls bei Post-mortem-Analysen für Zellen und Elektrolyte von Festkörperbatterien angewendet.

Leistungsangebot

• Performance- und Alterungscharakterisierung für Festkörperbatterien unter definierten Bedingungen in unterschiedlichen Testzellformaten (elektrochemische Impedanzspektroskopie, Zyklierung etc. im Temperaturbereich von -20 °C bis 100 °C)
• Untersuchung der Performance in Abhängigkeit von Druck und Temperatur an Rundzellen und Pouchzellen (RHD CompreDrive)
• Herstellung und Verarbeitung von Suspensionen und Lösungen unter Inertgas, z. B. Arbeiten unter Schlenk mit Polymeren und keramischen Partikeln
• Aufdampfen von unterschiedlichen Metallen in der Glovebox, bspw. Lithium-Bedampfung von Festelektrolyten
• Heißpressen und Laminieren von Pellets und flächigen Komponenten in der Glovebox
• Umfangreiche Materialanalytik (XRD, REM, TGA, DSC etc.)