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Batterieverfahrenstechnik

Arbeitsgruppenleiter: Dipl.-Ing. Wolfgang Haselrieder

Die Arbeitsgruppe Batterieverfahrenstechnik am Institut für Partikeltechnik (iPAT) beschäftigt sich mit verfahrenstechnischen Fragestellungen für elektrochemische Speichertechnologien, von der Grundlagenforschung bis zur Prozess- und Fertigungstechnik der industriellen Elektrodenproduktion. Aufgebaut werden Elektrodenstrukturen basierend auf Kompositpartikeln und strukturierten Partikelbeschichtungen unter Einsatz diverser prozess- und partikeltechnischer Verfahren. Die Prozesskette der Elektrodenfertigung ist im Bereich der Dispergierung für diverse Aggregate im Technikumsmaßstab und im Bereich der Beschichtung und Verdichtung der Elektroden im Pilotmaßstab seit 2007 etabliert und ständig weiterentwickelt worden. Ein händischer Zellbau zur Prüfung der Prozess- und Verfahrensparametervariationen ist in Voll- und Halbzellen umgesetzt und wird im Rahmen der Forschungsplattform „Battery LabFactory Braunschweig (BLB)“ in einen kontinuierlichen Prozess überführt.

 

 

Wissenschaftliche Zielsetzung ist die Korrelation von Stoff-, Verfahrens- und Prozessparametern mit der elektrochemischen Performance der Batterie bzw. den Produkt-eigenschaften der Aktivmaterialien/Partikeln, Suspensionen und Beschichtungen/Elektroden. Charakterisiert werden u.a. Pulvereigenschaften, wie Partikelgröße und -morphologie, sowie die elektrische Leitfähigkeit und Benetzung an Pulverpresslingen. Aussagekräftige Ergebnisse liefern weiterhin rheologische Analysen der Elektrodensuspensionen, elektrische Leitfähigkeitsmessungen an Elektroden, die Charakterisierung der Elektroden hinsichtlich Struktur/Porosität, mechanischer Schichteigenschaften und Adhäsion zum Substrat.
Somit können Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in Abhängigkeit von Fertigungsprozessen, Formulierungsstrategien und Rezepturdesigns gezielt untersucht werden. Einen wesentlichen Schwerpunkt legt die Arbeitsgruppe dabei auf die verfahrens- und prozesstechnische Bewertung der partikulären Systeme.
Neben der Optimierung der Elektrodenproduktion werden Konzepte zur Realisierung einer kostenoptimierten Elektrodenproduktion verfolgt. Hierzu zählen die Entwicklung neuartiger Fertigungsverfahren sowie Konzepte zur Prozessintegration und -intensivierung. Die Betrachtung des Batterierecyclings schließt den Kreislauf der Wertschöpfungskette.
Nähere Details zu den einzelnen Forschungsschwerpunkten finden Sie hier:

  • Partikelvorbehandlung (Zerkleinern, Sichten, Agglomerieren, Hochenergiebehandlung, …)
  • Mischen und Dispergieren (Prozess-, Rezeptur- und Formulierungsstrategieentwicklung)
  • Beschichtungsprozesse (diskontinuierlich/kontinuierlich, mehrdimensional strukturiert)
  • Kalandrieren (Einzelblattelektroden, kontinuierlich und intermittierend beschichtetete  Elektrodenbahnen)
  • Zellbau und Elektrochemie (elektrochemische Charakterisierung von Halb- und Vollzellen unterschiedlicher Bauweise in Abhängigkeit vom Materialprozessierung und Belastungsprofilen)
  • Simulation (Diskrete Elemente Methode – partikelbasiert)
  • Recycling (Prozessentwicklung, Parametrisierung und Aufbau einer Pilotanlage)

AG – Mitarbeiter

Aktuelle Projekte

BenchBatt – Prozesstechnische Energie-Optimierung und Validierung von Lithium-Ionen- und Lithium-Schwefel-Batterieelektroden mehr

DaLion – Datamining in der Produktion von Lithium-Ionen Batteriezellen mehr

FesKaBat – Feststoff-Kathoden für zukünftige Hochenergie-Batterien mehr

HighEnergy – Fertigung und Simulation hochkapazitiver, strukturierter Elektroden´ mehr

MultiDis – Multiskalenansatz zur Beschreibung des Rußaufschlusses im Dispergierprozess für eine prozess- und leistungsoptimierte Prozessführung mehr

ProKal – Prozessmodellierung der Kalandrierung energiereicher Elektroden mehr

Roll-It – Rolle-zu-Rolle-Intensivnachtrocknung mehr

KonSuhl – Kontinuierliche Suspensionsherstellung mehr

Hochschuloffensive eMobilität für die Fort- und Weiterbildung – Mobilität elektrisch erleben, erfahren, erlernen! (MOBIL4e) mehr

Verfahrenstechnische Entwicklung von Elektroden und deren Herstellungsprozess für innovative Hochleistungsbatterien  mehr

EFRE/BLB  mehr

GEENI – Graduiertenkolleg Energiespeicher und Elektromobilität Niedersachsen mehr

LithoRec II
Leuchtturmprojekt im Forschungsfeld der Elektromobilität

Akuzil – Entwicklung von Materialien und Komponenten für Zink-Luft Sekundärelemente unter Berücksichtigung von Systemrestriktionen und Systemoptionen mehr

Insider – Auf Anionen-Interkalation basierende Dual Ionen Energiespeicher mehr

iFaab – Untersuchung von Fertigungskonzepten zur automatisierten Herstellung von Batteriezellen mehr

SafeBatt – Aktive und passive Maßnahmen für eigensichere Lithium-Ionen-Batterien mehr

S-ProTrak – Forschung für effiziente Produktionstechnik mehr

Abgeschlossene Projekte

ProLiEMo – Produktionsforschung für Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien für ElektroMobilität  mehr

LithoRec – Recycling von Lithium-Ionen-Batterien mehr

LiVe – Lithium-Verbundstrukturen mehr

Vorträge