Fraunhofer F&E Zentrum für Elektromobilität Bayern
Fraunhofer F&E Zentrum für Elektromobilität Bayern

Batteriematerialien und Komponenten

Ihr strategischer Partner für Batteriematerialien: Das Fraunhofer Forschungs- und Entwicklungszentrum für Elektromobilität Bayern


Im Fraunhofer Forschungs- und Entwicklungszentrum für Elektromobilität Bayern engagieren wir uns für die Zukunft nachhaltiger Energiespeicher. Als Ihr strategischer Partner sind wir auf die Entwicklung, Prüfung und präzise Optimierung fortschrittlicher Batteriematerialien und Komponenten für Lithium-Ionen-, Natrium-Ionen-, Festkörper- und Blei-Säure-Batterien spezialisiert. Unsere umfassenden F&E-Dienstleistungen richten sich an eine Vielzahl von Branchen entlang der Wertschöpfungskette, darunter Lieferanten von Batteriematerialien, Elektroden- und Batterieproduzenten sowie Betriebe im Bereich Batterierecycling.

Durch die Zusammenarbeit mit uns erhalten Sie Zugang zu modernster Infrastruktur und einem interdisziplinären Team von Expertinnen und Experten, die anwendungsnahe Lösungen entwickeln, abgestimmt auf die aktuellen und zukünftigen Anforderungen der Batteriebranche.

 

Ganz gleich, ob Sie die Leistung bestehender Produkte verbessern oder neue Technologien entwickeln möchten, unsere maßgeschneiderten Dienstleistungen sorgen dafür, Ihre Systeme effizienter, sicherer und nachhaltiger zu gestalten.

Batteriematerialien und Komponenten – Leistungsspektrum

© K. Dobberke für Fraunhofer ISC

© Fraunhofer ISC

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Bewertung von Batteriematerialien

  • Chemische und physikalische Bewertung von Batteriematerialien von Kunden (z. B. ICP-OES, XRD, TG-MS, SEM/EDX, XPS, NMR, IR-Spektroskopie)
  • Herstellung optimierter Kathoden/Anoden und Montage von Zellen mit Batteriematerialien (z. B. Pouch-Zellen, Knopfzellen, Festkörperzellen); auch mit Materialien von Kunden
  • Elektrochemische Bewertung (z. B. galvanostatisches Cycling, Impedanzspektroskopie, zyklische Voltammetrie, Dilatation, Plating/Stripping)
  • Benchmarking von Kundenmaterialien mit kommerziellen State-of-the-Art-Materialien unter identischen Testbedingungen
  • Anwendungsfälle: Batteriematerialien für Li-Ionen-, Na-Ionen-, Blei-Säure- und Festkörperbatterien

Oberflächenbeschichtung und -behandlung

  • Entwicklung und Skalierung von Verfahren zur Beschichtung von Batteriematerialien (z. B. durch Sprühtrocknung)
  • Maßgeschneiderte Beschichtungslösungen (z. B. Polymerbeschichtungen, anorganische Beschichtungen)
  • Oberflächenbehandlung von Batteriematerialien (z. B. thermische Behandlung, Sandstrahlen)
  • Chemische, physikalische und elektrochemische Charakterisierung und Analyse (auch von Kundenmaterialien)
  • Anwendungsfälle: z. B. Ni-reiches NMC, Si, Li-Metall, Graphit, Sulfid-Elektrolyte, Separatoren

Natrium-Ionen- und Lithium-Ionen-Batterien

  • Montage und Charakterisierung von ein- und mehrschichtigen Lithium- und Natrium-Ionen-Prototyp-Pouch-Zellen (Integration von Kundenmaterialien/-komponenten möglich)
  • Optimierung von wasser- und NMP-basierten Slurry-Formulierungen und Anpassung der Elektrodeneigenschaften (R2R-Verarbeitung für wasserbasierte Elektroden möglich)
  • Verständnis der Beziehung zwischen Materialeigenschaften und elektrochemischen Eigenschaften
  • Anwendungsfälle: z. B. Ni-reiches NMC, Si, LFP, Graphit, NVP, Hartkohlenstoff

© Fraunhofer ISC

© Fraunhofer ISC

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Festkörperbatterien

  • Entwicklung und Optimierung von Komponenten für Festkörperbatterien (z. B. Kathode, Anode, Festelektrolyte)
  • Schnittstellentechnik/Oberflächen-
    beschichtungen     (z. B. polymerbasierte Zwischenschichten, beschichtete aktive Materialien/Festelektrolyte)
  • Untersuchung der Korrelation zwischen Materialeigenschaften und elektrochemischer Leistung
  • Ausrüstung zur Herstellung von Festkörperelektrolyten und Komponenten (z. B. verschiedene Gloveboxen zur Gewährleistung H2O- und O2-freier Bedingungen während aller Prozessschritte, H2S-Überwachung, Heißpresse)
  • Montage, Charakterisierung und Post-Mortem-Analyse von Festkörperbatterien (auf Polymer- und Sulfidelektrolytbasis)

Batterierecycling

  • Bewertung, Qualifizierung und Prüfung von recycelten Batteriematerialien (physikalisch, chemisch, elektrochemisch)
  • Relithierung von recycelten aktiven Materialien (z. B. NMC, LFP) aus Altbatterien
  • Reparatur der Struktur von recycelten aktiven Materialien durch thermische Behandlung (z. B. Ofen mit O2, Ar, N2, Ar/H2-Gas verfügbar)
  • Upcycling von recycelten aktiven Materialien (d. h. Umwandlung alter aktiver Materialien in neue aktive Materialien)
Batterierecycling

Blei-Säure-Batterien

  • Prüfung von 12-V-Batterien und 2-V-Zellen gemäß internationalen Normen: Prüfkapazitäten bis zu 20 V und 500 A, Temperaturregelung über Wasserbad oder Klimakammer (-30 °C bis 85 °C)
  • Teardown-Analyse neuer, zyklischer und defekter Batterien
  • Screening von Batteriematerialien im Labor 2-V-Zellen einschließlich Pastenmischung, Elektrodenpastierung, Aushärtung und Formierung
  • Materialentwicklung für negative und positive Elektroden, z. B. Kohlenstoffadditive für hohe Ladekapazität und geringen Wasserverlust
  • Benchmarking von Kundenmaterialien wie Elektrodenadditiven, Separatoren oder Pastierpapier
  • Anwendungsfälle: Automobilbatterien, Zusatzbatterien, stationäre Batterien

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