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Zellentwicklung/-tests

Institut für angewandte Materialien (IAM-ESS) - Energiespeichersysteme
Handfertigung
Fertigung einer 20 Ah Zelle am Batteritechnikum
Zellkomponenten
Einzelkomponenten 20 Ah Zelle
Zelltestsumgebung
Zelltestumgebung
Benchmark_Zellen
Benchmark der Zyklenlebensdauer kommerzieller Zellen

Im Bereich der Zellentwicklung liegt der Schwerpunkt vor allem in der produktnahen Forschung und Weiterentwicklung der Lithiumionenzelltechnologie mit dem Ziel, hochwertige und leistungsfähige Zellen zu verwirklichen. Dabei steht die Reduzierung der Zellkosten bei gleichzeitiger Steigerung von Energiedichte, Zyklenfestigkeit, kalendarischer Lebensdauer und intrinsischer Sicherheit im Fokus. Die Forschungsfabrik bietet dafür die Möglichkeit, Lithiumionenpouchzellen im Laborformat (wenige 100 mAh) sowie Großformat (bis zu 20 Ah) im Trockenraum zu fertigen. Hier ist sowohl der Bau von Prototypen als auch Kleinserien möglich.

Im Batterietechnikum werden verbesserte und neuartige Elektrolyte entwickelt und analysiert sowie in Zusammenarbeit mit den KIT-Instituten MVM und TFT neue Rezepturen und Prozesse für Slurries und Elektroden erprobt. Die neuen Rohstoffe und Herstellungsprozesse werden zunächst anhand der eigens hergestellten Laborzellen erprobt und anschließend in großformatigen Pouchzellen als produktnahe Anwendung validiert.

 

Aufgrund der hoch reproduzierbaren Zellbauweise an den Handfertigungslinien werden in diesem Bereich auch einzelne Zellkomponenten von Industriepartnern evaluiert:

  • Testung von einzelnen Zellkomponenten wie Seperatoren, Elektroden, Ableiterfolien
  • Testung von Additiven, Elektrolytmischungen 

In der Zellentwicklung spielt auch die Qualitätskontrolle und Fehlerforschung eine wichtige Rolle. Zur Klärung von Ursache und Wirkungsbeziehungen finden Zellbautests mit forciert herbeigeführten Fehlern statt. Für die Zellcharakterisierung und die Durchführung von Post-mortem Analysen stehen Methoden wie Elektronenmikroskopie oder Röntgenanalysen zur Verfügung.

 

Im Bereich der Zelltests können zur Messung der Zellperformance elektrische Zellcharakterisierungen inkl. Dauertests und anwendungsspezifische Evaluierungen durchgeführt werden. Dazu sind zahlreiche Kanäle (0-6 V, 50 bzw. 200 A max.) in einem offenen, bei 25°C klimatisierten Testfeld, sowie einer Klimakammer (T-Bereich) vorhanden. Die Testung sämtlicher Zellformate (Prismatisch/Hardcase, Pouch- und Rundzellen) ist somit möglich:

  • Marktscreening State-of-the-Art Zellen
  • Kapazitättests
  • Belastungsverhalten
  • Zyklenalterung
  • Kalendarische Alterung
  • Innenwiderständen
  • OCV-SOC Kurven
  • Alterung unter realen Belastungsprofilen
  • Verlustleistung
  • Hochpräzise Messungen zur Selbstentladung
  • Sicherheitsbewertungen

Ansprechpartner: Dr. Anna Smith bzw. Dr. Lea de Biasi