SurfaLIB

Verbesserte Lithium-Ionen-Batterien durch Modifikation der Elektrodenoberflächen

Laufzeit der angegebenen Teilprojekte: 01.10.2016 bis 30.09.2019
Fördersumme der angegebenen Teilprojekte: 2.094.343,00 €
Projektvolumen der angegebenen Teilprojekte: keine Angabe

 

Teilprojekt 1

Plasma-Aktivierung, -Reinigung und -Beschichtung von Ableitfolie und Aktivmaterial

Förderkennzeichen: 03ET6103A

PlasmaTreat GmbH
33803 Steinhagen
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Teilprojekt 2

Leitfähige AD-Plasma-Schichten

Förderkennzeichen: 03ET6103B

Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Institutsteil Bremen, Plasmatechnik und Oberflächen
28359 Bremen
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Teilprojekt 3

Prozessieren und elektrochemische Performance von strukturierten Dickschichtelektroden auf modifizierten Stromableiterfolien

Förderkennzeichen: 03ET6103C

Hochschule für angewandte Wissenschaften Landshut, Technologiezentrum Energie
94099 Ruhstorf a. d. Rott
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Teilprojekt 4

Entwicklung einer Scannereinheit für Flächenprozesse zur Anwendung in hocheffizienten elektrischen Energiespeichern

Förderkennzeichen: 03ET6103D

Arges GmbH
92442 Wackersdorf
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Teilprojekt 5

Optimierung der Oberflächeneigenschaften von dünnen Kupferwalzfolien für Lithium-Ionen-Batterien unter Einsatz von hochproduktiven R2R-Bearbeitungsverfahren

Förderkennzeichen: 03ET6103E

Schlenk Metallfolien GmbH & Co. KG
91154 Roth
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Teilprojekt 6

Transfer oberflächenwirksamer Fertigungsverfahren für verbesserte Lithium-Ionen-Batterien vom Labor in die Anwendung

Förderkennzeichen: 03ET6103F

Technische Universität München, Fakultät für Maschinenwesen - Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften - Lehrstuhl für Technische Elektrochemie
85748 Garching
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Fördergeber: BMWi, Referat IIC6

Projektträger: PT-J

Leistungsplansystematik:
EA2312 Elektrochemische Speicher - Lithium-basierte Batterien

Förderprofil:
Technologie- und Innovationsförderung

Förderart:
PDIR

Ausführliche Beschreibung des Verbundprojektes

Herausforderungen und Ziele

Die Elektroden sind Kernelemente jeder Lithium-Ionen-Zelle. Sie bestimmen maßgeblich die Leistungsparameter und die Herstellkosten der Zelle. Im Projekt SurfaLIB werden Verfahren zur Oberflächenmodifizierung der Substratfolien und der Aktivmaterialschichten untersucht, welche die Verbesserung der Leistungsparameter und die Senkung der Herstellkosten von Lithium-Ionen-Zellen zum Ziel haben. Ein besonders wesentlicher Stellhebel ist dabei die Dicke der Aktivmaterialschicht der Elektroden. Jedoch sind Elektroden mit hoher Aktivmaterialbeladung derzeit noch mit großen Herausforderungen in der Herstellung und der Nutzung verbunden.

Ziel des Projekts SurfaLIB ist die Befähigung der wirtschaftlichen Produktion bis zu 250 µm dick beschichteter Elektroden zu hohen Stromraten durch Modifikation der Aktivmaterial- und Substratoberflächen. Dies impliziert besonderen Handlungsbedarf in vier Aspekten:
• verbesserte Haftung der Beschichtung an der Substratfolie,
• verringerte elektrische Widerstände zwischen Substrat und Beschichtung,
• verbesserte ionische Transporteigenschaften in dicken Dickschichtelektroden und
• verbesserte Benetzbarkeit der Beschichtung mit Elektrolytflüssigkeit.


Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Dem oben dargestellten Handlungsbedarf wird in SurfaLIB mit innovativen Prozessen zur Oberflächenmodifikation begegnet, darunter Plasma, Laser und Galvanik. Die Verfahren werden zuerst eingehend im Labormaßstab untersucht, anschließend auf die Pilotlinien der beteiligten Forschungsinstitute übertragen und dort validiert. Sowohl für die Behandlung der Substratfolien als auch für die Modifikation der Elektrodenbeschichtung werden fundierte Verfahrenskombination durchgeführt und die Eigenschaftsverbesserung von Testzellen durch die Synthese der Oberflächenmodifizierungen quantifiziert werden. Den Projektabschluss bilden Konzepte zur Skalierung und die monetäre Bewertung der erreichten Verbesserungen der Zelleigenschaften sowie der Auswirkungen auf den Produktionsprozess.


Nutzung der Ergebnisse und Beitrag zur Energiespeicherung

Die in SurfaLIB erwarteten Ergebnisse zielen sowohl auf die Verbesserung der Zelleigenschaften als auch auf die Kostensenkung von Lithium-Ionen-Batterien ab. Letztere wird durch erhöhte Wirkungsgrade, Materialeinsparung durch die Reduzierung passiver Komponenten und optimierte Produktionsprozesse ermöglicht. Die Validierung der Verfahren im Pilotserienmaßstab stellt sicher, dass die Erkenntnisse schnelle in die industrielle Anwendung übertragen und dadurch von den Projektpartnern verwertet werden können. Darüber hinaus wird erwartet, dass die grundlegenden Ergebnisse auch auf folgende Zellgenerationen übertragbar sein werden.


Kurzkategorisierung

Energiespeichertypen

Metall-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

mobil, stationär

Förderempfänger

Industrie, Forschungs- und Entwicklungseinrichtung


Schlagworte der Teilprojekte des Verbundprojekts

Teilprojekt 1

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

mobil

stationär

Förderempfänger

Industrie Sondermaschinenbau Plasmatechnologie

Teilprojekt 2

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

mobil

stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung außeruniversitäre Einrichtung

Teilprojekt 3

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

mobil

stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung Fachhochschule

Teilprojekt 4

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

mobil

stationär

Förderempfänger

Industrie optische Technologie Lasertechnik

Teilprojekt 5

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

mobil

stationär

Förderempfänger

Industrie Metallindustrie Metallpigmente

Industrie Metallindustrie Metallpulver

Industrie Metallindustrie Metallfolien

Teilprojekt 6

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

mobil

stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung Universität

Verbundprojektleiter

Herr Dr. Alexander Knospe

Telefon: +49 5204 9960-1200
Kontaktformular


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