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Studentische Arbeiten Batterieverfahrenstechnik

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Bachelor/Masterarbeiten

Im Rahmen der studentischen Arbeit sollen folgende Punkte bearbeitet werden: Komponentenauswahl und Formulierungstechnische Untersuchung zur skalierbaren Herstellung von Precursorgranulaten als Vorstufe zur Batterieelektrodenherstellung, Überführung der Precursorgranulate zu Batterieelektroden und –zellen zur Überprüfung der physikalischen und elektrochemischen Batterieeigenschaften mehr

Strukturierungskonzepte für hochkapazitive Anoden

Lithiumionenbatteriezellen mit hohem spezifischem Energieinhalt und großer Energiedichte sind Gegenstand aktueller Forschungsarbeiten, denn nur so lassen sich die Ansprüche an die Reichweite von Elektrofahrzeugen zukünftig erfüllen. In dem Projekt „HighEnergy“ werden dafür verschiedene Herstellungsmethoden zur gezielten Einstellung verschiedener Elektrodenstrukturen untersucht.
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Einfluss der Dispergierstrategie und der Elektrodenstruktur auf die Nachtrocknung

Die ausgeschriebene Arbeit beschäftigt sich mit der Feuchteaufnahme von Elektroden unterschiedlicher Strukturen und Eigenschaften, dem Nachtrocknungs-verhalten bei IR-Nachtrocknung sowie der Rückbefeuchtung unter verschiedenen Bedingungen. Anhand der erzielten Ergebnisse sollen anschließend Qualitäts-Eigenschafts-Beziehungen herausgearbeitet und final die Einflüsse der Dispergierung auf die Nachtrocknung bewertet werden.
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Studien/Bachelor/Masterarbeiten

Der Einsatz von Silizium in der Anode bietet ein hohes Potential zur Steigerung der Energiedichte. Die starke Volumenausdehnung bei der Aufnahme von Lithium-Ionen und die daraus resultierende verminderte Zyklenstabilität Si-haltiger Anoden verhindern jedoch eine Kommerzialisierung. Die Formulierung von Si-Graphit-Kompositen ermöglicht jedoch ein Design der Partikelstrukturen, die durch mechanische Integrität und Hohlraum zur Ausdehung die Degradation begrenzen. Im Projekt LiBEST wird daher vor allem die Herstellung mechanisch stabiler Silizium-Graphit-Granulate aus nanoskaligen Silizium adressiert. Weiterhin werden die Granulate zu Elektroden weiterverarbeitet und elektrochemisch charakterisiert.
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Vorstudie zur Integration innovativer Temperierungskonzepte in Batteriezellen

Lithiumionenbatteriezellen mit hohem spezifischem Energieinhalt und großer Energiedichte sind Gegenstand aktueller Forschungsarbeiten, denn nur so lassen sich die Ansprüche an die Reichweite von Elektrofahrzeugen zukünftig erfüllen. Ein wichtiger Aspekt zur Steigerung der Performance von Elektrofahrzeugen ist ein gutes Temperaturmanagement.
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Herstellung von Festkörperelektrolyten für All-Solid-State Batterien

Festkörperbatterien stellen eine vielversprechende Alternative zu fossilen Energieträgern dar. Im Vergleich zur konventionellen Lithium-Ionen-Batterie wird der flüssige Elektrolyt durch einen Feststoffelektrolyten ersetzt. Dies bietet u.a. den Vorteil einer lösungsmittelfreien Produktion sowie höherer Energie- und Leistungsdichten. Im Rahmen der ausgeschriebenen Arbeit sollen neuartige keramische Elektrolyte hergestellt und hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und Partikelgröße charakterisiert werden.
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Untersuchung von multifunktionalen Materialien für strukturintegrierte Batterien

Eine der andauernden Herausforderungen im Zeitalter der stetig wachsenden E- Mobilität sowie in der Luft- und Raumfahrt (LuR) ist die Energiespeicherung. LuR-Systeme profitieren stark von einer Verminderung der Masse und von einer multifunktionalen Nutzung der Komponenten.
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Analyse der chemischen Zusammensetzung und elektrochemische Charakterisierung von Grenzschichten in All-Solid-State Batterien

Lithium-Ionen-Batterien sind insbesondere für mobile Anwendungen wie tragbare Elektrogeräte und Fahrzeuge die erste Wahl. Die Nutzung der Batterie im Luft- und
Raumfahrtbereich wächst ebenso stetig. Die aktuell vielversprechendste und auch durch die Forschung sehr stark untersuchte Batterietechnologie der nächsten Generation ist die All-Solid-State-Batterie, in der klassische Flüssigelektrolyte durch ionenleitende Feststoffe ersetzt werden.
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Etablierung einer miniaturisierten Batteriezell-Untersuchungskammer

Die Untersuchung von Sicherheitsaspekten spielt in der Anwendung von Lithium-Ionen-Batterien eine essentielle Rolle. Mechanische Beschädigungen können einen lokalen Kurzschluss zwischen den internen Elektroden auslösen, welcher zur Freisetzung der gespeicherten Energie führt und ein hohes Gefährdungspotential verursacht. Insbesondere der sogenannte „Thermal Runaway“ findet hier Beachtung. Eine Möglichkeit zur Untersuchung ist der Nagel-Penetrationstest, der in einer neu konzipierten Untersuchungskammer etabliert und untersucht werden soll. mehr


Roll-It: Infrarot-Nachtrocknung von Zellkomponenten

Die Nachtrocknung von Elektroden und Separatoren direkt vor dem Verbau zu Zellen stellt nach derzeitigem Stand der Technik den energieintensivsten Prozessschritt der Batteriezellproduktion dar, obwohl physikalisch gesehen nur geringe Mengen sorptiv gebundenen Wassers entfernt werden müssen. Es besteht demnach ein enormes Potential zur Energie- und Kosteneinsparung durch eine verbesserte Prozessführung bei gleichzeitiger Steigerung des Durchsatzes. mehr

Identifizierung optimaler Leitrußpartikelgrößen bei Kathodensuspensionen

Die Arbeit umfasst eine systematische Untersuchung von Prozess- und Formulierungsparametern bei der Dispergierung im Planetenmischer hinsichtlich der resultierenden Leitrußpartikelgrößen. Weiter sollen aus den gefertigten Suspensionen Elektroden und schließlich Batteriezellen hergestellt und mittels verschiedener Analysemethoden eine möglichst optimale Rußpartikelgröße bzw. –struktur für die vorliegende Rezeptur identifiziert werden mehr

Kontinuierliche Batterie-Suspensionsherstellung

Aktuell ist der diskontinuierliche Herstellungsprozess von Elektrodensuspensionen Stand der Technik. Zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit bietet sich eine kontinuierliche Suspensionsherstellung mittels eines Extruders an. Diese innovative Prozesstechnik ermöglicht eine flexible, skalierbare Produktion mit einer Vielzahl an prozesstechnischen Vorteilen aber auch Herausforderungen. mehr

Studien/Bachelor/Masterarbeiten

Die Nutzung von Silizium als hochkapazitives Aktivmaterial in Anoden ist ein prominenter Lösungsansatz zur Steigerung der Energiedichte in Lithium-Ionen Batteriezellen. Aufgrund der hohen Volumenausdehnung des Siliziums bei der Insertion des Lithiums und der damit verbundenen hohen mechanischen Belastungen der Anoden kommt es jedoch zu einer schnellen Degradation der Beschichtung. Diese führt zu einer für die Anwendung z.B. in Elektro-Fahrzeugen unzureichenden Lebensdauer der Batterie. Eine Möglichkeit zur Lösung dieser Herausforderung ist der Einsatz von nanoskaligem Silizium und Silizium-Kohlenstoff-Kompositen in Anoden mehr

Die Zukunft der Elektromobilität – All-Solid-State Batterien

Festkörperbatterien bieten das Potential für zukünftige Energiequellen in der Elektromobilität. Die Festkörperbatterie wird allgemein als All Solid State Batterie (ASS) bezeichnet, welche einen festen Elektrolyten besitzt. Diese Zellen sind etwa halb so schwer wie NMC Zellen und vom Aufbau kleiner, sodass die bisherigen Reichweiten verdoppelt werden können. Für die technische Realisierbarkeit gibt es einen aktuellen Forschungs- und Entwicklungsbedarf. mehr

Lithium-Ionen-Batterien stellen im Mobilitätssektor derzeit die aussichtsreichste Alternative zu fossilen Energieträgern dar. Eine der vielversprechendsten Entwicklungen in diesem Bereich sind die Festkörperbatterien. Bei ihnen wird der flüssige Elektrolyt der konventionellen Lithium-Ionen-Batterie durch einen Feststoffelektrolyten ersetzt. mehr

 


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

LoCoTroP – Low-cost Trockenbeschichtung von Batterieelektroden für energieeffiziente und umweltgerechte Produktionsprozesse 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

Silicon Graphite goes Industry 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