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Studentische Arbeiten Batterieverfahrenstechnik

Etablierung einer empirischen Gleichung zur Bestimmung der Trocknungsrate von Batterieanoden

Beschichtung und Trocknung ist ein elementarer Schritt der Lithium-Ionen-Batteriefertigung und gehört zugleich zu den energie- und zeitintensivsten Verarbeitungsschritten. Aus diesem Grund ist die Optimierung der Trocknung hin zu weniger Energieverbrauch und einem gesteigerten Durchsatz ein wichtiger Aspekt der Forschung an Lithium-Ionen-Batterien (LIBs).mehr

Prozess- und Systementwicklung zur Strukturierung von Batterieelektroden

In dieser experimentellen Arbeit soll eine bereits bestehenden Anlage für die Druckstoßstrukturierung umfunktioniert und die Auswirkungen von strukturierte Elektroden auf die elektrochemische Performance näher untersucht werden.
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Zukunftstechnologie Brennstoffzelle -MEA- Bachelor-, Studien-, Masterarbeiten

Im Rahmen dieser Arbeit sollen Methoden zur gezielten Herstellung und Charakterisierung von MEA-Strukturen sowie der resultierenden anwendungsrelevanten Eigenschaften entwickelt werden. Betrachtet werden hierfür formulierungs- und prozessseitige Maßnahmen mit dem Schwerpunkt Dispergierung und Beschichtung.
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Ermittlung des Einflusses der Kathodenstruktur auf Produkte des Thermal Runaway von LiB

Die Analyse und Untersuchung von Sicherheitsaspekten spielt in der Anwendung von Lithium-Ionen-Batterien eine essentielle Rolle, die heutzutage stetig an Bedeutung gewinnt. Durch mechanische Beschädigungen oder fehlerhafte Produktion kann ein lokaler Kurzschluss zwischen den internen Elektroden ausgelöst werden, welcher zur Freisetzung der gespeicherten Energie führt und ein hohes Gefährdungspotential verursacht. mehr

Entwicklung und Charakterisierung multifunktionaler Materialien für die Strukturintegration von Batterien

Eine der größten Herausforderungen für die Elektrifizierung der Luftfahrt ist Speicherung elektrischer Energie. Geeignete Energiespeicher müssen nicht nur eine hohe spezifische Energie und Leistung, sowie eine ausgezeichnete Lebensdauer aufweisen, sondern auch ohne Volumenvergrößerung bei minimalem Gewicht in das System integriert werden können.
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Experimentelle Untersuchung des Trocknungsprozesses

Die Elektrodenstruktur nimmt großen Einfluss auf der Performance einer Batteriezelle. In der angebotenen Arbeit soll die Ausbildung der Elektrodenstruktur während des Trocknens genauer untersucht werden. mehr

Untersuchung des Extrusionsprozesses für die kontinuierliche Herstellung von Suspensionen zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien

Im Kontext von Industrie 4.0 bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien spielt der Extrusionsprozess eine entscheidende Rolle. Die kontinuierliche Prozessführung bei der Suspensionsherstellung bietet die Möglichkeiten zur Prozessüberwachung und Steuerung. mehr

Studien/Bachelor/Masterarbeiten

Der Einsatz von Silizium auf der Anodenseite bietet ein hohes Potential zur Steigerung der Energiedichte von Lithium-Ionen Batterien. Eine große Herausforderung stellt aber die hohe Volumenausdehnung von Silizium bei der Aufnahme von Lithium-Ionen und die daraus resultierende schlechte Stabilität dar. Mit einer gezielten Strukturierung ist es möglich die Performance maßgeblich zu verbessern. Im Projekt LiBEST wird daher die Entwicklung und Charakterisierung stabiler Silizium-Graphit-Komposite aus nanoskaligem Silizium adressiert. mehr


Mechanochemische Synthese und Charakterisierung von sulfidischen Festelektrolyten

Festkörperbatterien werden derzeit international als aussichtsreiche Weiterentwicklung von konventionellen Lithiumionenbatterien betrachtet.
Festkörperbatterien zeichnen sich durch den Ersatz des flüssigen Elektrolyten durch einen ionisch leitenden Festkörper aus.
Generell verspricht der Einsatz von Festelektrolyten mehr Sicherheit, höhere Ratenfähigkeit und eine größere Energiedichte bei gleichzeitig guten Schnellladeeigenschaften.
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Simulation des Trocknungs- und Kalandrierprozesses von Batterieelektroden

Simulationen bieten die Möglichkeit ein tiefergehendes Verständnis für Prozesse zu erlangen. Die Arbeiten befassen sich mit der simulativen Abbildung des Trocknungs- und des Kalandrierprozesses mit dem Ziel, die Strukturbildung während dieser Prozesse besser zu verstehen und diese im Idealfall dadurch zu optimieren. mehr


Kurzschlussuntersuchung an LIBs mit NCA-Kathode

Untersuchungen zum internen Kurzschluss an Lithium-Ionen-Batterien sind in der Forschung ein wichtiges Werkzeug zur Analyse des bestehenden Gefährdungspotentials. Mechanische Beschädigung oder Fehler in der Produktion können zum lokalen Kurzschluss zwischen den internen Elektroden führen, wodurch die gespeicherte Energie unkontrolliert freigesetzt werden kann. Besondere Gefahr geht hierbei vom „Thermal Runaway“ aus, der durch die ablaufenden Reaktionen zwischen den Zellbestandteilen ausgelöst wird. Als eine Testmethode hat sich der sogenannte Nagelpenetrationstest etabliert, wobei die Zelle mit einem Nagel durchstochen wird, um diese Reaktionen zu provozieren.
Innerhalb der ausgeschriebenen Arbeit sollen Nagelpenetrationstest mit Stahlnägeln an Li-Ionenzellen variierender Kapazität mit NCA-Kathode durchgeführt werden.
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Kurzschlussuntersuchung an LIBs mit NCM622-Kathode

Untersuchungen zum internen Kurzschluss an Lithium-Ionen-Batterien sind in der Forschung ein wichtiges Werkzeug zur Analyse des bestehenden Gefährdungspotentials. Mechanische Beschädigung oder Fehler in der Produktion können zum lokalen Kurzschluss zwischen den internen Elektroden führen, wodurch die gespeicherte Energie unkontrolliert freigesetzt werden kann. Besondere Gefahr geht hierbei vom „Thermal Runaway“ aus, der durch die ablaufenden Reaktionen zwischen den Zellbestandteilen ausgelöst wird. Als eine Testmethode hat sich der sogenannte Nagelpenetrationstest etabliert, wobei die Zelle mit einem Nagel durchstochen wird, um diese Reaktionen zu provozieren.
Innerhalb der ausgeschriebenen Arbeit sollen Nagelpenetrationstest mit Stahlnägeln an Li-Ionenzellen variierender Kapazität mit NCM622-Kathode durchgeführt werden. mehr


Untersuchung der Vakuum-Argon-Nachtrocknung an Elektrodencoils

Die ausgeschriebene Arbeit beschäftigt sich mit der Coil-Nachtrocknung von Elektroden und Separatoren unter Vakuum-/Argon-Atmosphäre. Hierbei werden insbesondere die Feuchteaufnahme von Elektroden unterschiedlicher Dichten und Flächengewichte, das Nachtrocknungsverhalten bei Coil-Nachtrocknung sowie die Rückbefeuchtung unter verschiedenen Bedingungen untersucht. Anhand der erzielten Ergebnisse sollen anschließend Qualitäts-Eigenschafts-Beziehungen herausgearbeitet und final der Einfluss der Vakuum-Argon-Nachtrocknung auf die Zelleigenschaften bewertet werden.
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Eigenschaftsoptimierte sulfidische Festkörperbatterien

Die Festkörperbatterie stellt den gegenwärtig vielversprechendsten Ansatz eines Energiespeichers der nächsten Generation dar. Anstelle der flüssigen Elektrolyte konventioneller Batterien werden feste Komposite verwendet. Dies bringt neben einer erheblich höheren Energiedichte und Betriebsspannung den Vorteil eines nicht entflammbaren Materials mit sich. Für das Elektroauto resultieren eine höhere Reichweite sowie eine größere Sicherheit. mehr

Entwicklung einer CFD Simulationsumgebung für die extrusionsbasierte Elektrodenherstellung

Die Arbeit umfasst die Erstellung einer CFD Simulationsumgebung für die Bestimmung der Schergeschwindigkeits- und Scherspannungsverteilung in einem Doppelschneckenextruder. Darüber hinaus soll eine systematische Untersuchung von Prozess und Formulierungsparametern durchgeführt werden. mehr

Entwicklung einer µPIV Methodik zur Bestimmung der Scherraten in einem Doppelschneckenextruder

Die Arbeit umfasst die Etablierung einer Methodik für die experimentelle Bestimmung der Scherratenverteilung in einem Doppelschneckenextruder mittels Particle Image Velocimetry ( Mit Hilfe der etablierten Vorgehensweise sollen verschiedene Extruderdoppelschneckenelemente experimentell untersucht werden und somit CFD Simulationen validiert werden.
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Charakterisierung von trockenen Pulvermischungen für die Lithium Ionen Elektrodenfertigung

Die Arbeit umfasst die Untersuchung von Methoden hinsichtlich Ihrer Eignung zur Charakterisierung von trockenen Strukturierungsverfahren mittels Hochintensivmischern. Dabei werden drei exemplarische trockene Mischungen unterschiedlicher Beanspruchungsgrade gefertigt und mit einer Vielzahl an Messmethoden untersucht, verglichen und in Bezug auf den damit zu generierenden Erkenntnissen bewertet. mehr

Strukturierungskonzepte für hochkapazitive Elektroden

Geringe Ladefähigkeiten und unzureichende Energiedichten limitieren derzeit den großflächigen Einsatz der Elektromobilität In den Projekten HighEnergy und HiStructures werden daher insbesondere Lithiumionenbatteriezellen mit hohem spezifischem Energieinhalt und großer Energiedichte betrachtet. Dabei werden unter anderem verschiedene Methoden zur gezielten Einstellung von
Elektrodenstrukturen sowie die Entwicklung optimierter Elektrodendesigns untersucht Betrachtet mehr

Prozessieren von polymerbasierten Feststoffbatterien

Die aktuell vielversprechendste und auch industriell sehr stark untersuchte Batterietechnologie der nächsten Generation ist die All-Solid-State Batterie, in der klassische Flüssigelektrolyte durch ionenleitende Feststoffe ersetzt werden. mehr

Beschichtung von Aktivmaterial zum Einsatz in Feststoffbatterien

Die geringe Stabilität von polymeren und keramischen Elektrolyten gegenüber Hochenergieaktivmaterialien stellt eine der größte Herausforderung für den Betrieb von Feststoffkathoden dar. Aus diesem Grund sollen mittels Atomlagenabscheidung (ALD) Barriereschichten auf den Aktivmaterialien abgeschieden werden. mehr

Etablierung einer Methode zur Messung von Partikelgrößen von Batteriematerialien

Die Partikelgrößen haben einen erheblichen Einfluss auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Batteriematerialien Dementsprechend ist eine exakte Bestimmung der Partikelgrößenverteilung fundamental wichtig.
Im Rahmen dieser Arbeit soll eine Parameterstudie am LUMiSizer anhand Referenzmaterialien durchgeführt werden Die Ergebnisse sollen mit anderen etablierten Messmethoden auf ihre Stichhaltigkeit überprüft und die Parameter gegebenfalls angepasst werden mehr

Die Rührwerkskugelmühle als potentielle Alternative zur kontinuierlichen Herstellung von Anodensuspensionen

Das Forschungsprojekt Dalion 4.0 adressiert die Thematiken „Quality Gates“ und „kontinuierliche Suspensionsherstellung“ in der Elektrodenproduktion. Im Zuge der Arbeit soll die Rührwerkskugelmühle zur kontinuierlichen Herstellung von Suspensionen in der Elektrodenherstellung untersucht und bewertet werden. mehr

Intensivmischprozess zur Vorstrukturierung von Pulvern für die Herstellung von Elektroden für BEV-Anwendungen

Ein großer Bestandteil des Forschungsprojektes Dalion 4.0 ist die Definition von „Quality Gates“ in der Elektrodenproduktion. Im Zuge der Arbeit sollen hierzu Pulvermischungen in einem Intensivmischer gezielt strukturiert und die Auswirkungen auf Suspension und Elektrode bewertet werden. mehr

Effiziente und innovative Herstellung von Elektroden („Einschrittanlage“)

In dem Projekt „Hemkoop“ werden hochviskose Elektrodenpasten in einer „Einschrittanlage“, die die Teilschritte zur Herstellung von Elektroden (Beschichten, Trocknen, Kalandrieren) in einem Schritt integriert, hergestellt. Der Forschungs-schwerpunkt für diesen innovativen Herstellungsweg von Elektroden bezieht sich dabei hauptsächlich auf die Dispergierung und die Beschichtung der Elektrodenpasten auf die Ableiterfolie. mehr

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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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

 


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