Zentrum Batterieforschung

Technologien für neue Energiespeicher

Forschung für die Elektromobilität aber auch für stationäre Energiespeicher ist ein zentrales Thema für das IWS Dresden. Mit seinem Know-how und der Vielzahl der beforschten Fertigungstechnologien kann das IWS an vielen Stellen der Prozesskette zur Batteriefertigung essenzielle Beiträge leisten und Innovationen tätigen. Um Unternehmen heute und in der Zukunft Lösungen anbieten zu können, wurde das Zentrum für Batterieforschung am IWS aufgebaut.

Die EU und das Land Sachsen förderten das Projekt mit 4 Mio. Euro. Eigenmittel des IWS und der Fraunhofer-Gesellschaft in Höhe von weiteren 3 Mio. Euro sowie BMBF-Projektmittel in Höhe von 1 Mio. Euro flossen in die Ausstattung der Technika mit neuestem Equipment.

Folgende Schwerpunkte werden am IWS für das Angebot an Industriepartner und für die Weiterentwicklung von Materialien und Technologien im Rahmen von öffentlich geförderten Projekten gesetzt:

Schwerpunkte

1. Entwicklung von Lithium-Schwefel- und Natrium-Schwefel-Batterien

Lithium-Schwefel- und Natrium-Schwefel-Batterien zeichnen sich durch hohe spezifische Energiedichten und geringe Materialkosten aus. Damit ist diese Zellchemie äußerst attraktiv für zukünftige Speicherlösungen, insbesondere zur Steigerung der Reichweite von Elektrofahrzeugen und für kostengünstige, stationäre Speichersysteme.

2. Kohlenstoff-Nanomaterialien für hocheffiziente Batterien und Supercaps

Mit Kohlenstoffen erreicht man die effiziente Stromzuführung und -Ableitung innerhalb der porösen Elektroden von Batterien, aber auch Superkondensatoren. Die maßgeschneiderte Nanostruktur der Kohlenstoffe kann dabei maßgeblich an der Steigerung von Energie- und Leistungsdichte des Speichers mitwirken.

3. Innovative Prozesse für kostengünstige Batterien und Supercaps

Die Entwicklung neuer Energiespeicher erfordert auch kostengünstige und effiziente Produktionstechnologien. Bei diesen Herausforderungen setzt das Fraunhofer IWS an und erarbeitet Lösungen entlang der Prozesskette zur Herstellung von Batterie- und Supercapzellen.

Ausstattung

  • 450 m2 Laborfläche für die Batterieentwicklung
  • R2R-Equipment für die Elektrodenfertigung
  • Laserequipment für Remotestrahl-Schneiden und -Schweißen von Elektrodenmaterialien
  • Ultraschallschweißtechnologie für Vergleichsuntersuchungen zum Laserstrahlschweißen
  • automatisierte Zellstapelanlage mit Taupunkt -40°C (Pouchzellen PHEV-1 und andere Formate)
  • Vorrichtungen zum wiederholgenauen Aufbau von Zellen im Testzellformat 75 x 50 mm2
  • 3 Argon-Gloveboxen für Befüllung und Verkapselung von Test- und Prototypzellen
  • 196 Testkanäle für Materialtests in Testzellen
  • 24 Testkanäle für die Evaluierung von Prototypzellen bis hin zu Prototypmodulen unter N2-Schutzgasatmosphäre
  • 3 Temperaturkammern mit bis zu 20 Prüfkanälen

Projekte

StickLiS

Stickstoffhaltige Kohlenstoffe für hochkapazitive zyklenstabile Lithium-Schwefel-Kathoden, Laufzeit: 01/2016 - 12/2018, (BMBF: FKZ: 03XP0030B)

SePaLiS

Neue Separatorbeschichtungen und adaptiertes Zelldesign für zyklenstabile Lithium-Schwefel-Zellen, Laufzeit: 01/2016 - 12/2018, (BMBF: FKZ: 03XP0031A)

ECLIPSE

European Consortium for Lithium-Sulfur Power for Space Environments, Laufzeit: 12/2015 - 11/2017, (EU: GA 687 306)

BamoSa

WING-Zentrum: Batterie – mobil in Sachsen, Laufzeit: 06/2013 - 05/2016, (BMBF: FKZ 03X4637A)

PLIANT

Process Line Implementation for Applied Surface Nanotechnologies, Laufzeit: 01/2013 - 01/2017 (EU: FP7-NMP-2012-LARGE-6)

BatCon

Funktionsintegrierte Hochstromverbinder für Batteriemodule, Laufzeit: 01/2013 - 12/2015 (BMWi: DLR 01MX12055C)

BaSta

Batterie – Stationär in Sachsen, Laufzeit: 11/2012 - 10/2015 (BMWi: FKZ 0325563A)

CryPhysConcept

Mit Kristallphysik zum Zukunftskonzept elektrochemischer Energiespeicher, Laufzeit: 10/2012 - 12/2015 (BMWi/BMU/BMBF: FZJ 03EK3029B)

MaLiSu

Nanomaterialen für Lithium-Schwefel-Batterien der Zukunft, Laufzeit: 01/2012 - 12/2014 (EraNET/BMWi: DLR 01MX12009A)

DryLIZ

Trockene Fertigung von Lithium-Ionen-Zellen, Laufzeit: 01/2012 - 12/2014 (BMBF: KIT 02PJ2302)

AlKaSuSi

Materialkonzepte für Alkali-Metall-Schwefel-Batterien, Laufzeit: 05/2011 - 04/2014 (BMBF: FZJ 03X4618A)

DeLIZ

Produktionstechnisches Demonstrationszentrum für Lithium-Ionen-Zellen, Laufzeit: 05/2010 - 06/2011 (BMBF: KIT 02PO2640)

N2P

Nano To Production, Laufzeit: 06/2008 - 11/2012 (EU: CP-IP 214134-2)

Fraunhofer MAVO LiScell

(Sich) Abheben mit Lithium-Schwefel: Zyklenstabile und intrinsisch sichere Batteriezellen mit Energiedichten > 400 Wh/kg