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Studentische Arbeiten Batterieverfahrenstechnik

Entwicklung und Validierung eines neuartigen Trockenbeschichtungsverfahrens zur Herstellung von Next-Generation Batterieelektroden

Derzeit werden Batterieelektroden über lösungsmittelbasierte Prozesswege hergestellt, welche einen (kosten)aufwendigen Trocknungsprozess enthalten. Durch die Entwicklung eines lösungsmittelfreien Trockenbeschichtungsverfahrens für Next-Generation Batterieelektroden können Energiekosten eingespart und somit die Produktionskosten gesenkt werden. Im Rahmen dieser Masterarbeit soll ein lösungsmittelfreies Trockenbeschichtungsverfahren mit einer Laborpresse entwickelt werden. Der entwickelte Prozess soll mittels eines Materialsystems für Lithium-Ionen-Batterien und eines für Lithium-Schwefel-Batterien validiert werden. Aufgrund der Neuartigkeit dieses Themengebiets werden bei Erfolg die Inhalte der Masterarbeit für eine Veröffentlichung dienen, an welcher der Studierende teilhaben kann. mehr

Vergleich von Beschichtungsverfahren zur Herstellung von Schwefel – Kohlenstoff – Kathoden für Lithium Schwefel Batterien

Neben dem steigenden Aufkommen der Elektromobilität im Kraftfahrzeugsektor soll die Luft- und Raumfahrt ebenfalls zunehmend elektrifiziert werden, um sich in Zukunft teilweise oder vollständig von fossilen Energieträgern zu lösen. Das Lithium-Schwefel-Batteriesystem bietet eine hohe spezifische Energie, die für den Flugzeugbau attraktiv ist. Im Projekt LiMeS werden zur Entwicklung der Schwefel-Kohlenstoff-Kathoden für Lithium-Schwefel-Batterien u.a. Beschichtungsgeräte unterschiedlicher Auftrags- und Trocknungstechnik untersucht. mehr

Entwicklung von Schwefel Kohlenstoff Kompositen zur Herstellung von Kathoden für Lithium Schwefel Batterien

Neben dem steigenden Aufkommen der Elektromobilität im Kraftfahrzeugsektor soll die Luft- und Raumfahrt ebenfalls zunehmend elektrifiziert werden, um sich in Zukunft teilweise oder vollständig von fossilen Energieträgern zu lösen. Das Lithium-Schwefel-Batteriesystem bietet eine hohe spezifische Energie, die für den Flugzeugbau attraktiv ist. Im Projekt LiMeS wird zur Entwicklung der Schwefel-Kohlenstoff-Kathode für Lithium-Schwefel-Batterien u.a. der Einsatz von hochstrukturierten Kohlenstoffen (Graphen, Kohlenstoffnanoröhrchen, partikulärer Kohlenstoff) untersucht. mehr

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 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. 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

Rezeptur Optimierung für Zink-Luft Batterie Anoden

Zink-Luft-Akkumulatoren haben das Potenzial als kostengünstige, umweltfreundliche und sichere elektrochemische Energiespeicher in breiten industriellen Anwendungsbereichen zu fungieren. Derzeitig besteht die größte Herausforderung bei der Entwicklung von Zink-Luft-Sekundärzellen in der geringen Stabilität der Anoden gegenüber wiederholtem Entladen und Laden der Zelle, der Einfluss von Binder soll in dieser Hinsicht untersucht werden. 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

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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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

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

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

 


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