Batteriematerialien und -zellen

Im Geschäftsfeldthema »Batteriematerialien und -zellen« beschäftigen wir uns mit innovativen und nachhaltigen Materialien und Technologien für Energiespeicher.

Auf einer Laborfläche von etwa 1.140 m² widmen wir uns in interdisziplinären Teams der Entwicklung neuer Materialien, ihrer Veredelung und innovativen Herstellungsverfahren. Unser Fokus erstreckt sich von unterschiedlichen Zellarchitekturen bis zur Prototypenentwicklung. Wir untersuchen verschiedene Zellchemien mit monovalenten (u.a. Lithium- und Natrium-Ionen-Technologie) und multivalenten Ladungsträgern (u.a. Zink- und Aluminium-Ionen-Technologie), als auch Batterietechnologien mit Flüssigelektrolyten und Festkörperelektrolyten, um die vielfältigen Anwendungen von Batterien maßgeschneidert zu adressieren.

Wir setzen uns leidenschaftlich für Nachhaltigkeit ein und arbeiten intensiv daran, energieeffiziente und umweltverträgliche Lösungen zu entwickeln. Diese Bestrebungen sind in all unseren Forschungsaktivitäten verankert und tragen dazu bei, den ökologischen Fußabdruck von Batterien zu reduzieren. Durch eine enge Zusammenarbeit mit den Themenfeldern Produktionstechnologie und Technologiebewertung für Batterien werden unsere Arbeiten durch prozesstechnische und technoökonomische Betrachtungen sowie KI-basierte Zellsimulationen unterstützt. Dies ermöglicht es uns, unsere Forschungsergebnisse in die Praxis umzusetzen und die Zukunft der Energiespeicherung aktiv zu gestalten.

 

 

Arbeitsgebiete

Im Thema »Batteriematerialien und -zellen« beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten:

Zink-Ionen-Technologien

Lithium-Ionen-Technologien

Festkörperbatterien

Natrium-Ionen-Technologien

Superkondensatoren

Maßgeschneiderte
Batteriematerialien, Zellchemien und -designs

Wissenschaftlich fundierte Expertise zu Batterietechnologien und -materialien

Unsere Services für Batteriezellhersteller umfassen:

  • Evaluation geeigneter Materialien für individuelle Einsatzzwecke
  • Evaluation geeigneter Zellarchitekturen für individuelle Einsatzzwecke
  • Optimierung der Nachhaltigkeit
  • Optimierung von Produktionsprozessen

Sprechen Sie uns an!

FuE-Infrastruktur

Für unsere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten steht uns am Fraunhofer ISE diese Infrastruktur zur Verfügung:

Zentrum für elektrische Energiespeicher

Unsere Infrastruktur für »Batteriematerialien und -zellen«:

  • Syntheselabor zur Herstellung und Entwicklung von Aktivmaterialien
  • Öfen zur Prozessierung und Veredelung von Aktivmaterialien
  • Durchführung von Elektrolytstudien und deren Optimierung
  • Trockenbeschichtungs- und Lösungsmittel-basierte Elektrodenherstellung
  • Zellbau in unterschiedlichen Prozessatmosphären (Abzug, Trockenraum (DP ‑30°C und DP -50°C) und Glovebox)
  • Elektrochemische Messungen in verschiedenen Zelldesigns
    • Knopfzellen
    • Swagelok Cells
    • El-Cells
    • Pouch-Bag-Cells
    • selbst-entwickelte Zellgehäuse für besondere Anforderungen – in-situ-Messungen von pH-Wert, Temperatur oder Gasentwicklung)
  • Elektrochemische in-situ-Methoden: Raman-Spektroskopie
  • Charakterisierung von Batteriematerialien und Post-Mortem-Analysen von Batteriezellen
 

Neuartige Materialien und innovative Produktions­verfahren für die Batterietechnologie

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

SICOM-LIB

Siliziumkomposit-Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien

 

PRONTO

Produktion von Natrium-Ionen-Batterien in Baden-Württemberg

 

WinZIB2

Weltweit einsetzbares, innovatives Zink-Ionen-Batteriesystem

 

COFFEE

Cobalt freie Festkörperbatterien mit sulfidischen Elektrolyten

 

VORAN

Innovative Natrium-Ionen-Batteriespeicher für stationäre und mobile Anwendungen

Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema »Batteriematerialien und -zellen«

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2023 Entwicklung einer Zink-Ionen-Batteriezelltechnologie mit wässrigen Elektrolyten für stationäre Anwendungen
Fitz, Oliver
Dissertation
Doctoral Thesis
2023 Crush Tests on Lithium Ion Battery Cells: Identifying Critical Force for Thermal Runaway and Ensuring Transportation Safety
Kroll, Moritz; Thiemann, Johannes
Vortrag
Presentation
2023 Post-Lithium Batteries with Zinc for the Energy Transition
Pross-Brakhage, Julia; Fitz, Oliver; Bischoff, Christian; Biro, Daniel; Birke, Kai Peter
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 First steps using Soft X-Ray Emission Spectroscopy for lithiated Silicon-based Anodes
Eisele, Lea
Vortrag
Presentation
2023 Scientific Testing of Battery Cells and Systems: Insights from Comprehensive Laboratory Investigations
Kroll, Moritz
Vortrag
Presentation
2023 Locally provoked cell aging using different pressure profiles at 60% DOD
Engeser, Julian; Bedadur, Prachiti; Berg, Sascha; Laufen, Hendrik; Heuer, Adrian; Figgemeier, Egbert; Pitta Bauermann, Luciana; Vetter, Matthias
Poster
2023 Spatially resolved and non-contact detection of mechanical changes in battery cells during cycling
Pitta Bauermann, Luciana
Vortrag
Presentation
2023 Nondestructive Defect Detection in Battery Pouch Cells: A Comparative Study of Scanning Acoustic Microscopy and X-Ray Computed Tomography
Pitta Bauermann, Luciana; Münch, Johannes; Kroll, Moritz; Enghardt, Stefan; Vetter, Matthias
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Introducing a Concept for Designing an Aqueous Electrolyte with pH Buffer Properties for Zn-MnO2 Batteries with Mn2+/MnO2 Deposition/Dissolution
Fitz, Oliver; Wagner, Florian; Pross-Brakhage, Julia; Bauer, Manuel; Gentischer, Harald; Birke, Kai Peter; Biro, Daniel
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Raman spectrometry measurements for the 2D mapping of the degradation products on aged graphite anodes of cylindrical Li-ion battery cells
Jabri, Slaheddine; Pitta Bauermann, Luciana; Vetter, Matthias
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Photo-cured Cationic Polyoxazoline Macromonomers as Gel Polymer Electrolytes for Lithium-Ion Batteries
Drews, Mathias; Trötschler, Theresa; Bauer, Manuel; Guntupalli, A.; Beichel, W.; Gentischer, Harald; Mülhaupt, R.; Kerscher, B.; Biro, Daniel
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Measurement resolution limits of local thermal inhomogenities on lithium-ion pouch cells
Engeser, Julian; Colak, C.; Ruf, Jürgen; Heuer, Adrian; Figgemeier, E.; Pitta Bauermann, Luciana; Vetter, Matthias
Poster
2022 Energietechnologien der Zukunft - mit Technologiesouveränität zur Energiesouveränität
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2022 Characterization of Aged Electrodes of Lithium-Ion-Battery
Jabri, Slaheddine
Vortrag
Presentation
2022 Auf dem Weg zum Energiesystem Deutschland 2045 - Technologien, Systemfragen, Transformationspfade
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2022 Scanning Acoustic Microscopy as a Non-Destructive Tool for the Localization of Defects Inside Pouch Cell Batteries
Münch, Johannes
Vortrag
Presentation
2022 Non-Contacting Interferometric Distance Measurements of Pouch Cells During Cycling
Engeser, Julian; Berg, S.; Laufen, H.; Ruf, Jürgen; Bruch, Maximilian; Heuer, Adrian; Figgemeier, E.; Pitta Bauermann, Luciana; Vetter, Matthias
Meeting Abstract
2022 Resolution Challenges Measuring Local Thermal Inhomogeneities of Lithium-Ion Pouch Cells. A feasibility study for localizing thermal related aging processes
Engeser, Julian
Vortrag
Presentation
2021 Akustische Rastermikroskopie (SAM) als zerstörungsfreie Prüfung für die Visualisierung von internen Strukturen in flachen Batteriezellen
Pitta Bauermann, Luciana; Bischoff, Christian; Fitz, Oliver; Drews, Mathias; Biro, Daniel; Mesquita, L.V.; Heuer, Adrian
Poster
2021 Investigations toward a Non-Aqueous Hybrid Redox-Flow Battery with a Manganese-Based Anolyte and Catholyte
Schmucker, M.; Gully, T.A.; Schmidt, A.; Schmidt, B.; Bromberger, Kolja; Disch, Jürgen; Butschke, Burkhard; Burgenmeister, Benedikt; Sonnenberg, K.; Riedel, S.; Krossing, Ingo
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Electrolyte Study with in Operando pH Tracking Providing Insight into the Reaction Mechanism of Aqueous Acidic Zn//MnO2 Batteries
Fitz, Oliver; Bischoff, Christian; Bauer, Manuel; Gentischer, Harald; Birke, Kai Peter; Henning, Hans-Martin; Biro, Daniel
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Comparison of Aqueous- and Non-aqueous-based Binder Polymers and the Mixing Ratios for Zn//MnO2 Batteries with Mildly Acidic Aqueous Electrolytes
Fitz, Oliver; Ingenhoven, Stefan; Bischoff, Christian; Gentischer, Harald; Birke, Kai Peter; Saracsan, D.; Biro, Daniel
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 In-Operando Characterisation of Volume Changes and Pressure Evolution in Pouch Cells
Engeser, Julian; Berg, S.; Pitta Bauermann, Luciana; Figgemeier, E.; Heuer, Adrian; Vetter, Matthias
Vortrag
Presentation
2021 Volume Change characteristics of Commercial Lithium-Ion Battery Cells During Cycling Obtained by Pressure Measurements with a Mechanical Press
Engeser, Julian; Berg, S.; Pitta Bauermann, Luciana; Figgemeier, E.; Heuer, Adrian; Vetter, Matthias
Vortrag
Presentation
2021 Spruce Hard Carbon Anodes for Lithium-Ion Batteries
Drews, Mathias; Büttner, Jan; Bauer, Manuel; Ahmed, Junaid; Sahu, Rajib; Scheu, Christina; Vierrath, Severin; Fischer, Anna; Biro, Daniel
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Outlining Known Battery Cell and System Safety Issues and the Need for Thermal Propagation Inhibition
Kroll, Moritz
Vortrag
Presentation
2021 Further development of non-contact and non-destructive methods for the localization of defects inside battery cells
Pitta Bauermann, Luciana; Engeser, Julian; Heuer, Adrian; Vetter, Matthias
Vortrag
Presentation
2021 Akustische Rastermikroskopie als zerstörungsfreie Charakterisierungsmethode für Batteriezellen
Pitta Bauermann, Luciana
Vortrag
Presentation
2020 Scanning Acoustic Microscopy as a Non-Destructive Imaging Tool to Localize Defects inside battery cells
Pitta Bauermann, Luciana; Mesquita, L.V.; Bischoff, Christian; Drews, Mathias; Fitz, Oliver; Heuer, Adrian; Biro, Daniel
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Hochgradig Anisotrope, offenzellige poröse metallische Faserstrukturen - Anwendungen in der Energietechnik
Fink, M.; Andersen, O.; Seidel, T.; Schlott, A.; Bischoff, Christian
Vortrag
Presentation
2019 Investigation of the Kinetics of rechargeable aqueous zinc ion batteries
Bischoff, Christian; Fitz, Oliver; Gentischer, Harald; Biro, Daniel; Henning, Hans-Martin
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Simulation von potentialgetriebenen Degradationsprozessen
Scherzer, Anne-Christine; Schneider, Patrick; Sadeler, Christian; Zamel, Nada; Gerteisen, Dietmar
Vortrag
Presentation
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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