Materialentwicklung und Batteriezelldiagnostik

Die zugrundeliegenden Aktivmateralien sind der Ausgangspunkt für kostengünstige und ökologische Energiespeicher und Batterien mit hoher Energiedichte, Leistung, Lebensdauer und Effizienz. Das Fraunhofer IFAM verfügt über umfangreiche Möglichkeiten zur Analytik für Ihre individuellen Fragestellungen.

Des Weiteren bieten wir Begleitung und Unterstützung in allen Aspekten der Materialentwicklung und -validierung für elektrische Energiespeicher und Batteriezellen:

• Material- und Prozessentwicklung vom Pulver bis zur Zelle
• Herstellung und Test von Batteriezellen mit kundenspezifischen Materialien und Formaten
• Batterie-/Alterungstests für alle Größen und Typen auf Zell- und Modulebene (bis 6 V bzw. 50 V, bzw. 10mAh bis 20Ah)
• Batteriemonitoring, Alterung, Lebensdauer und Sicherheit
• Wissenschaftliche Projektbegleitung, Studien und Expertisen
• Recherchen, Bewertungen und Beratung zu Fragen rund um die Batterie.

Wir sind ein interdisziplinär ausgerichtetes Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie Technikerinnen und Technikern, das Sie gerne bei der Umsetzung neuer Ideen und Konzepte in Ihren Produkten unterstützt.

Material- und Komponentenentwicklung für moderne Energiespeicher

Ziel der Komponentenentwicklung ist es, das Potential neuer Materialien auch auf Komponentenebene umzusetzen. Entscheidende Einflussfaktoren sind dabei:

• die elektrische Leitfähigkeit
  
• die spezifische Oberfläche
• die Porosität
• die Partikelgrößen und -morphologien
• die (elektro-)chemische Stabilität
• die fertigungstechnische Skalierbarkeit

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist darüber hinaus das grundlegende Elektrodendesign, das stets an die jeweiligen Materialen angepasst werden muss. Die angewandte Materialentwicklung stellt somit das Bindeglied zwischen der Grundlagenforschung und der Batteriezelle dar.

Wir beschäftigen uns im Rahmen der Material- und Komponentenentwicklung mit etablierten und modernen Batterie- und Energiespeichertechnologien.

Zellanalyse und Batteriealterung

Für die Verbesserung der Energie- und Leistungsdichte elektrochemischer Energiespeicher ist ein umfassendes Verständnis der Materialeigenschaften notwendig. Neben der Standardanalytik zur Charakterisierung der Aktivmaterialien und Elektroden nutzen wir dabei gezielt auch die speziellen Methoden der in situ- und post mortem-Analytik, um Kenntnis über die elektrochemischen Prozesse im laufenden Zellbetrieb zu erlangen.

Unser (elektro-)chemisch-physikalisches Labor umfasst folgende Analysemethoden zur Material und Zellcharakterisierung:

• digitales Lasermikroskop
• Rasterelektronenmikroskopie, gekoppelt mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie (REM/EDX, in Argon-Glovebox)
• Thermogravimetrie, gekoppelt mit Massenspektrometrie und Infrarotspektroskopie (TG/DSC-MS-IR)
• Gasadsorption (BET, Brunauer-Emmett-Teller-Methode) und Chemisorption
• Raman-Mikroskopie und in situ-Raman-Spektroskopie
• Karl-Fischer Titrator
• Impedanzspektroskopie mit DRT-Analyse, Zyklovoltammetrie
• Batteriezyklisierung und Alterungstest