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ARTEMYS – Skalierbare, kostengünstige Fertigungstechnologien für Kompositkathoden und Elektrolytseparatoren in Festkörperbatterien

Fördergeber: BMBF

Ansprechpartner : Peter Michalowski

Zusammenfassung des Gesamtprojektes:

Lithium-Ionen-Batterien mit Festelektrolyten stellen vielversprechende Kandidaten für sichere Energyspeichersysteme mit hohen spezifischen Energiedichten dar. Das Konzept dieser all-solid-state batteries (ASSBs) auf Basis von oxidischen sowie sulfidischen Feststoff-Ionenleitern konnte bereits im Labormaßstab erfolgreich etabliert werden. Dennoch gibt es noch viele Herausforderungen in Bezug auf die Skalierung der Herstellungsprozesse, die für den Einsatz solcher Batterien im Bereich der Elektromobilität zu bewältigen sind. Im ARTEMYS-Projekt sollen diese beiden sehr unterschiedlichen Materialkonzepte (oxidische und sulfidische Ionenleiter) entsprechend ihrer Anwendbarkeit für industrielle Massenproduktion bewertet werden. Basierend auf Vorarbeiten der Projektpartner mit diesen Werkstoffen sollen großtechnische Herstellungsmethoden etabliert werden.
 

Abb.: Gerakelte Separatorschicht auf Basis eines sulfidischen Festelektrolyt-Schlickers

Beschreibung des Teilprojektvorhabens
Das Teilprojekt fokussiert sich auf den Einsatz der sulfidischen Festelektrolyten. Lithium-Thiophosphate als vielversprechende Materialien mit hoher Li+-Ionenleitfähigkeit sollen für die Herstellung von Kathoden und Separatoren im großtechnischen Maßstab untersucht und verarbeitet werden. Durch den Einsatz von metallischem Lithium als Anodenmaterial kann zudem die Energiedichte im Vergleich zu konventionellen Lithium-Ionen-Batterien erhöht werden. Konkrete Arbeitsschritte sind:

  • Entwicklung eines Foliengießprozesses für die Herstellung von Kathoden und Separatoren aus den entsprechenden Schlickern (Identifikation der optimalen Zusammensetzung und Prozessparameter)
  • Charakterisierung der Mikrostruktur und Korrelation mit den resultierenden elektrochemischen Eigenschaften der einzelnen Bestandteile
  • Herstellung von Vollzellen mit Anoden aus metallischem Lithium sowie Bewertung der Funktionalität
  • Stapeln mehrerer Zellen zu einem Stack mit einer Kapazität von rund 1 Ah
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    Feste Projektpartner
    BASF SE, BMW AG, Ferro GmbH, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS), Glatt Ingenieurtechnik GmbH, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Rehm Thermal Systems GmbH, Thyssenkrupp System Engineering GmbH, TRIDELTA Thermprozess GmbH, Universität Bayreuth (Lehrstuhl für Funktionsmaterialien)


    AG – Mitarbeiter

    Aktuelle Projekte

    BaSS – BatterieSicherheitsStandardisierung mehr

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

    3D-SSB – 3D-Strukturierung von Solid-State Kathoden zur Erhöhung der Leistungs- und Energiedichte mehr

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

    EVOLi²S – Evaluierung der technisch wirtschaftlichen Vorteile des Open-Cell-Moduls bei Lithium-Ionen und Lithium-Schwefel Batterien im Hinblick auf stationäre und mobile Anwendungen mehr

    FesKaBat – Feststoff-Kathoden für zukünftige Hochenergie-Batterien mehr

    FestBatt – Kompetenzcluster Festelektrolyte und Feststoffbatterien 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

    ZiLsicher – Zink-Luft-Akkumulator als sicherer elektrochemischer Speicher für emissionsarme und explosionsgeschützte Industriebereiche mehr

    Abgeschlossene Projekte

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

    LithoRec – Recycling von Lithium-Ionen-Batterien mehr

    LiVe – Lithium-Verbundstrukturen mehr