Na-Batteriematerialien und Musterfertigung

Ein Schwerpunkt der Batterieforschung am Fraunhofer IKTS liegt auf Natrium-Ionen-Batterien für stationäre Energiespeicher. Kernelement ist der keramische Festkörperelektrolyt aus Na-ß‘‘-Aluminat. Hierfür kann die Arbeitsgruppe alle erforderlichen Fertigungsprozesse der Wertschöpfungskette bis in den Technikumsmaßstab abbilden: angefangen von der Materialsynthese und -aufbereitung, über verschiedene Formgebungsverfahren bis hin zur thermischen Behandlung und der Endbearbeitung der keramischen Elektrolyte. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Extrusion. Im Rahmen eines Projekts der Fraunhofer-Zukunftsstiftung hat das IKTS einen Extrusionsprozess entwickelt, mit dem sich einseitig verschlossene Festkörperelektrolyten aus Na-ß‘‘-Aluminat für Batteriezellen mit einer Kapazität von 100 Ah herstellen lassen. Aktuell wird an der Weiterentwicklung dieses Extrusionsprozesses gearbeitet. Ein Schwerpunkt dabei ist die Instrumentierung des Extruders zur Realisierung des Inline-Prozessmonitorings in Echtzeit im Rahmen von Industrie 4.0

Auf Grundlage dieser Kompetenzen ist die Arbeitsgruppe auch in der Lage, eine Bauteilentwicklung und Musterfertigung von Komponenten aus klassischen keramischen Materialien anzubieten.

 

Leistungsangebot

 

Material-, Bauteil- und Technologieentwicklung für keramische Festkörperelektrolyte für Natrium-Ionen-Batterien und Bauteile aus klassischen keramischen Materialien

• Technologie- und produktspezifische Studien und Recherchen
  
• Beratung zu keramikgerechter Konstruktion und Auslegung von Bauteilen
  
• Keramische Musterfertigung
  • Rohstoffaufbereitung (Mischen, Mahlen, Sprühtrocknen, Kneten, Granulieren)
    
  • Formgebung (Pressen uniaxial oder isostatisch, Extrusion, Grünbearbeitung)
    
  • Thermische Prozesse (Kalzinieren, Entbindern, Sintern bis 1750 °C)
    
  • Endbearbeitung (Weißbearbeitung)
• Laserschweißen metallischer Komponenten (z. B. zur Integration von Elektrolyten in Zellgehäuse)
  
• Einzelteil- und Prototypenfertigung (bis hin zur Kleinserie)
  
• Pilotfertigung im Technikumsmaßstab
  
• Upscaling von Technologien
  
• Technologietransfer in die Industrie