Im Bereich der Zellentwicklung liegt der Schwerpunkt vor allem in der produktnahen Forschung und Entwicklung der Lithiumionenzelltechnologie mit dem Ziel, hochwertige und leistungsfähige Zellen zu entwickeln. Dabei steht die Reduzierung der Zellkosten bei gleichzeitiger Steigerung von Energiedichte, Zyklenfestigkeit, kalendarischer Lebensdauer und intrinsischer Sicherheit im Fokus. Die Produktionslinie bietet dafür die Möglichkeit, Lithiumionenpouchzellen im Laborformat und Großformat (bis zu 20 Ah) zu fertigen. Dies findet in einem Trockenraum bei einem Taupunkt von bis zu -80°C statt, was unter anderem einer der Faktoren für die hohe Qualität und somit auch die Lebensdauer der selbstproduzierten Zellen ist. Es ist sowohl der Bau von Prototypen, als auch Kleinserien möglich.

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. Darüber hinaus steht die Entwicklung neuer Analysemethoden im Vordergrund, mit der neue Elektrolytrezepturen und Formierprozesse ergänzend zu Zyklisierungsexperimenten untersucht werden können.

Im Bereich der Zelltests können zur Messung der Zellperformance elektrische Zellcharakterisierungen und anwendungsspezifische Evaluierungen durchgeführt werden. Dies beinhaltet Dauerzyklentests für großformatige Zellen (Kanalstromstärken bis 200 A) und kleinformatige Laborzellen (Kanalstromstärken bis 3 A). Darüber hinaus können kalendarische Lebensdaueruntersuchungen bei verschiedensten Temperaturen durchgeführt werden. Für spezielle sicherheitskritische Testbedingungen wie z.B. beschleunigtes Zyklisieren bei niedrigen Temperaturen stehen darüber hinaus Einzeleinhausungen mit Direktklimatisierung und Stromstärken bis 360 A zur Verfügung.

Weitere Informationen, siehe Batterietechnikum.

In the field of cell development, the construction of highquality
lithium-ion pouch cells are in focus in the laboratory and
industry-related large format.
 

Cell Assembly

Semi-automatic line for manual manufacture of pouch cells in
the dry room:

• Analysis of failure mechanisms with forced cell failures
• Performance analysis of cell components, such as separator, electrodes, conductor foils
• Tests of new electrolytes and additives
• Tests of new active materials
• Tests of new cell formats

Cell Tests

Electrochemical characterization of cells of any format
(hard case, pouch and round cells):

• Rate capability and internal resistance
• Endurance tests and application of load profiles
• Calendar aging tests
• Electrochemical impedance spectroscopy

Post-mortem Analysis

Investigation of aging phenomena or cause and effect
relationships:

• Light and electron microscopy
• HPLC and GC measurements of electrolyte constituents
• (at IAM-ESS: X-ray analysis, XPS, etc.)

Contacts: Dr. Anna Smith and Dr. Leuthner