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SiGgI – Silicon Graphite goes Industry

Fördergeber: BMBF

Ansprechpartner : Jannes Müller; Markus Nöske

Zusammenfassung des Gesamtprojektes:

Das Forschungsprojekt „SiGgI – Silicon Graphite goes Industry“ wird im Rahmen des Programms „Vom Material zur Innovation“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
Im Projekt wird der Einsatz von Silizium als Anodenmaterial zur Steigerung der Energiedichte von Lithium-Ionen Batterien adressiert. Silizium zeichnet sich durch eine sehr hohe spezifische Kapazität aus und eignet sich damit ideal für Hochenergieanwendungen. Die volumetrische Ausdehnung bei der Lithiierung stellt jedoch eine große Herausforderung im Hinblick auf die Stabilität der Elektrode dar und erschwert damit dessen industriellen Einsatz. Aus diesem Grund werden im Projekt SiGgI die skalierbare Herstellung von Silizium-Kohlenstoff-Kompositmaterialien (Si/C-Komposite), sowie die kontinuierliche Herstellung von Elektroden untersucht. Der Fokus des Projekts liegt vor allem auf der Materialentwicklung, die zum einen die Herstellung von Silizium-Nanopartikeln durch Zerkleinerung in Rührwerkskugelmühlen und deren Stabilisierung und zum anderen die Kompositherstellung umfasst. Darüber hinaus wird die skalierbare Herstellung von Kompositelektroden mit innovativen Dispergier- (Rührwerkskugelmühle, Extruder), Beschichtungs- (Schlitzdüse) und Trocknungskonzepte (Infrarottrocknung) evaluiert. Mit einer neu entwickelten automatisierten Testzellfertigung wird die elektrochemische Performance der Kompositelektroden in Abhängigkeit von Material- und Prozessparametern hochreproduzierbar analysiert. Die Konzeption eines Systems zur automatischen Daenerfassung, -speicherung, -verarbeitung und –auswertung (Data Mining) ermöglicht die Identifikation und Analyse von Abhängigkeiten zwischen Materialeigenschaften und Prozessschritten.

Ziele und Aufgaben des iPAT

  • Herstellung und Stabilisierung von Silizium-Nanopartikeln mittels Rührwerkskugelmühlen und Analyse von Formulierungsparametern
  • Delaminierung von Graphit zu Graphen
  • Materialentwicklung von Silizium-Kohlenstoff-Kompositen
  • Skalierbare Elektrodenherstellung (Labor- bis Technikumsmaßstab)
  • Bewertung verschiedener Prozessrouten zur Elektrodenherstellung durch innovative Dispergier- und Beschichtungskonzepte
  • Bau von Multilayer-Pouchzellen mit anschließender Sicherheitsprüfung
  • Evaluierung der Vorgänge auf Mikroebene während der Zyklisierung mittels Dilatometriemessungen
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    Feste Projektpartner

    EL-Cell GmbH (Hamburg), Technologiezentrum Elektromobilität der Volkswagen AG (Isenbüttel), Custom Cells Itzehoe GmbH (Itzehoe), Sili Technolgies GmbH (Warmensteinach), M. Braun Inertgas-Systeme GmbH (Garching), Battery LabFactory Braunschweig (Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik, Institut für Füge- und Schweißtechnik)


    AG – Mitarbeiter

    Aktuelle Projekte

    BaSS – BatterieSicherheitsStandardisierung 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

    eKoZell – Umwelt- und Kostenbewertung, Modell- und Kommunikationsmanagement für das Kompetenzcluster Batteriezellproduktion – Begleitprojekt zum ProZell Cluster (eKoZell) mehrmehr

    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

    LiPlanet – Lithiumionen-Batteriezellen Pilotlinien Netzwerk mehr

    LithoRec II more

    Optimale Elektrodenstruktur und -dichte durch integrierte Auslegung von Misch- und Kalandrierprozessen (MiKal) mehr

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

    ÖkoTroP – Ökologisch schonende Trockenbeschichtung von Batterie-Elektroden mit optimierter Elektrodenstruktur mehr

    PräLi – Prälithiierung von Elektroden mehr

    ProfiStruk – Prozess- und Anlagenentwicklung zur prozessintegrierten In-line Strukturierung von Li-Elektroden mehr

    ProKal – Prozessmodellierung der Kalandrierung energiereicher Elektroden mehr

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

    Silicon Graphite goes Industry mehr

    KonSuhl – Kontinuierliche Suspensionsherstellung mehr

    LithoRec II
    Leuchtturmprojekt im Forschungsfeld der Elektromobilität

    S-ProTrak – Forschung für effiziente Produktionstechnik mehr

    Sim4Pro – Digitalisierungsplattform – Simulation für die Batteriezellproduktion mehr

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

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

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

    GEENI – Graduiertenkolleg Energiespeicher und Elektromobilität Niedersachsen mehr

    iFaab – Untersuchung von Fertigungskonzepten zur automatisierten Herstellung von Batteriezellen mehr

    Insider – Auf Anionen-Interkalation basierende Dual Ionen Energiespeicher mehr

    LithoRec – Recycling von Lithium-Ionen-Batterien mehr

    LithoRec II – Leuchtturmprojekt im Forschungsfeld des Lithium-Ionen Recyclings more

    LiVe – Lithium-Verbundstrukturen mehr

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

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

    EFRE/BLB mehr

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

    Verfahrenstechnische Entwicklung von Elektroden und deren Herstellungsprozess für innovative Hochleistungsbatterien mehr