Future Battery Forum 2025

Überwachung von Parametern im Inneren der Zellen

Die Überwachung von Parametern im Inneren von Batteriezellen bietet erhebliches Potenzial, da kritische Werte frühzeitiger erkannt werden können als an der Außenwand der Batterie. Für die erfolgreiche Integration von Sensorik in das Zellinnere sind jedoch einige wesentliche Punkte zu beachten:

• Inertheit der Sensorik: Die verwendeten Sensoren müssen gegenüber den Bedingungen im Zellinneren, insbesondere in Bezug auf den Elektrolyten, inert sein und weder mechanische noch elektrische Einflüsse auf die Zelle ausüben.
• Signalübertragung: Das Messsignal muss aus der Zelle herausgeführt werden können.
• Unbeeinträchtigte Zellprozesse: Die Sensorik darf die Abläufe in der Zelle nicht stören, um zusätzliche Zellalterung zu vermeiden.
• Kompakte Bauweise: Die Sensoren sollten möglichst klein und leicht sein.
• Wirtschaftlichkeit: Preis und Marktverfügbarkeit müssen im Einklang mit der potenziellen Anwendbarkeit stehen.

Trotz dieser Herausforderungen ist es dem Fraunhofer ISIT gelungen, verschiedene Sensoriken erfolgreich in Lithium-Ionen-Zellen zu integrieren. Diese Technologien können effektiv zur Charakterisierung der Zellen und zum Monitoring des Zellbetriebs eingesetzt werden.

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Trockenbeschichtungsverfahren für Batterieelektroden:

Umweltfreundlich, kosteneffizient, platz- und energiesparend

Die Herstellung von hochbelastbaren Elektroden ist ein vielversprechender Ansatz zur Erhöhung der Energiedichte von Li-Ionen-Batterien, da sie ein günstiges Verhältnis zwischen aktiven und inaktiven Materialien aufweisen. Moderne Bandgießverfahren mit relativ hohem Lösungsmittelgehalt sind jedoch hinsichtlich der Schichtdicke und des Trocknungsverfahrens begrenzt, was mit unerwünschten Effekten wie z. B. der Migration von Bindemitteln einhergeht. Daher werden dringend fortschrittliche Verfahren für die Elektrodenherstellung benötigt.

Das Fraunhofer ISIT hat ein Trockenbeschichtungsverfahren entwickelt, das komplett ohne Lösungsmittel auskommt. Die Trocknung des beschichteten Elektrodenschlamms ist ein energieintensiver Prozess. Zudem benötigt er einen großen Platzbedarf, da für ein optimales Prozessergebnis lange Trocknungsstrecken erforderlich sind. Mit dem vom Fraunhofer ISIT entwickelten Trockenbeschichtungsverfahren wird der Einsatz von Lösungsmitteln überflüssig. Zudem sind höhere Beladungen möglich, die über den Bereich konventioneller Elektroden hinausgehen. Dies führt zu erheblichen Kosteneinsparungen und ist umweltfreundlicher.

Innovation für die Batterietechnologie von morgen

Die Abteilung „Integrierte Energiesysteme“ (IES) am ISIT beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung bestehender Zellsysteme sowie die Erforschung und Adaption neuartiger Ansätze für wiederaufladbare Batterien. Im Fokus stehen neue Elektrodenmaterialien sowie -rezepturen, Elektrolytsysteme und Separatoren – stets mit dem Ziel, die Zellperformance zu verbessern, Kosten zu senken und die Umwelt zu entlasten.

Unsere flexible Zellarchitektur (Pouch-Zellen) erlaubt die maßgeschneiderte Anpassung an individuelle Anforderungen und Bauraumvorgaben. Durch unser patentiertes Separatorkonzept und die präzise Abstimmung aller Materialien entsteht ein elektrochemischer Systembaukasten mit breitem Einsatzspektrum.

Vom Elektroden- und Separatorherstellung bis zur Zellassemblierung – im Technikum in Itzehoe überführen wir Laborentwicklungen in die Kleinserienproduktion. Hochmoderne Prüfstände ermöglichen umfassende elektrochemische Analysen und Alterungstests über einen weiten Temperaturbereich.

So verbinden wir Forschung, Entwicklung und industrielle Umsetzung unter einem Dach – für die Batterielösungen der Zukunft.

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