Batteriezelltechnologie

Im Themenfeld der Batteriezelltechnologie forschen wir entlang der gesamten Wertschöpfungskette von neuen Materialien über Herstellungsverfahren bis hin zu innovativen Zellarchitekturen. Unsere technische Ausstattung umfasst verschiedene Prozessgeräte, Gloveboxen und Charakterisierungsinstrumente, um komplette Batteriezellen herstellen und charakterisieren zu können. Wir begleiten unsere Arbeiten mit technoökonomischen Betrachtungen und Zellsimulationen, um die Wirtschaftlichkeit und technologische Wirksamkeit der verschiedenen Lösungsansätze zu evaluieren.

Unsere Kernbetätigungsfelder sind:

Beiträge zur kontinuierlichen Weiterentwicklung der Lithium-Ionen Batteriezelltechnologie

Die Lithium-Ionen Technologie stellt die gegenwärtig dominante Technologie bei der Realisierung von Traktionsbatterien sowie für Batterien unterschiedlichster Anwendungsbereiche von dem Einsatz in Industrieanwendungen bis zur Unterhaltungselektronik dar. Diese Technologie entwickelt sich inkrementell in einem evolutionären Prozess. In diesem Kontext erforschen wir beispielsweise Silicium-basierte Anodenmaterialien als drop-in replacement Technologie für Lithium-Ionen Batteriezellen, um graphitbasierte Anoden zu ersetzen oder durch Beimischung von Siliciumkompositmaterialien zu verbessern.

Batteriezellen mit wässrigen Elektrolyten zur stationären Energiespeicherung

Batterien mit wässrigen Elektrolyten sind unbrennbar, können mit hochverfügbaren und nachhaltigen Materialien aufgebaut werden und eigenen sich für den Einsatz in der stationären Energiespeicherung. Am Fraunhofer ISE werden verschiedene Konzepte entwickelt und evaluiert. So untersuchen wir beispielsweise Batteriezellchemien auf Basis von Natrium- oder Zink-Ionen und entwickeln komplette Fertigungsabläufe für diese Zellen.

Batterien mit Feststoffelektrolyten

Im Themenfeld der Feststoffelektrolyten konzentrieren wir uns gegenwärtig auf die Verarbeitung von sulfidischen Materialien. Wir entwickeln dabei Fertigungsprozesse, um diese Materialien in Batteriezellen zu integrieren und dabei sogenannte all-solid-state Batterien zu realisieren.

Spezialarchitekturen für Klein- und Kleinstbatterien für Sensorik sowie IoT-Anwendungen

Mittels Drucktechnologie realisieren wir kleine gedruckte Batteriezellen und entwickeln anpassbare Zelldesigns für verschiedene Anwendungen.

Technoökonomische Betrachtungen

Auf Basis eines detaillierten Kalkulationswerkzeuges aus der Photovoltaikforschung, das wir für die Batteriefertigung adaptiert haben, entwickeln wir Kostenmodelle für Batterieherstellungsprozesse und Batteriezellstrukturen. Wir betrachten Materialverfügbarkeiten und evaluieren neue Materialfertigungsprozesse und Materialien für den Ersatz gegenwärtig kritischer Rohstoffe.

Batteriezellentwicklung - Arbeiten an der Glovebox
© Fraunhofer ISE/Foto: Dirk Mahler
Batteriezellentwicklung - Glovebox für die Verarbeitung von Batteriematerialien unter Inertatmosphäre.

In Ergänzung zu unserer Forschung und Entwickung zum Thema Batteriezelltechnologie bieten wir unseren Kunden eine Basisprozesskette zur Herstellung und Analyse von Batteriezellen und den darin verwendeten Materialien in unserem Zentrum für Energiespeichertechnologien und -systeme:

  • Basisprozesskette zur Herstellung und Charakterisierung von Batteriezellen (Knopfzellen und kleine Pouchzellen)
  • Basisprozesskette zur Herstellung von maßgenschneiderten Si/C-Materialien und Pasten für Si-basierte Anoden
  • Basisprozesskette zur Herstellung sulfidischer Materialien, deren Weiterverarbeitung zu Batteriezellen und Charakterisierung
  • Testkreise für die Zyklisierung von kleinen Batteriezellen und Messsysteme für die elektrochemische Charakterisierung von neuen Batteriechemien
  • Chemielabore einschließlich Gloveboxen für die verschiedenen Themengebiete
  • Pulververarbeitung / Slurry- sowie Pastenherstellung (Pulvermühle, Kalzinierungsofen, Dreiwalzenstuhl, Dispergierer)
  • Verschiedene Filmziehgeräte, Trockner

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

OrtOptZelle

Ortsabhängige Kompression von Pouchzellen zur Lebensdaueroptimierung

 

NESSI

Neuartige Si-Anoden für Solid-State-Lithium-Ionen-Batterien

 

FLiBatt

Feste Lithiumbatterien mit Vliesstoffen

 

Printsolid

Druckbare Solid State Lithium Batterien

Daniel Biro

Contact Press / Media

Dr. Daniel Biro

Batteriezelltechnologie

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5246

Veröffentlichungen

 

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Dokumentart
Document Type
2022 Non-Contacting Interferometric Distance Measurements of Pouch Cells During Cycling
Bauermann, L.; Berg, S.; Bruch, M.; Engeser, J.; Figgemeier, E.; Heuer, A.; Laufen, H.; Ruf, J.; Vetter, M.
Abstract
2021 Comparison of Aqueous- and Non-aqueous-based Binder Polymers and the Mixing Ratios for Zn//MnO2 Batteries with Mildly Acidic Aqueous Electrolytes
Birke, K.P.; Biro, D.; Bischoff, C.; Fitz, O.; Gentischer, H.; Ingenhoven, S.; Saracsan, D.
Zeitschriftenaufsatz
2021 In-Operando Characterisation of Volume Changes and Pressure Evolution in Pouch Cells
Berg, S.; Engeser, J.; Figgemeier, E.; Heuer, A.; Pitta Bauermann, L.; Vetter, M.
Vortrag
2021 Volume Change characteristics of Commercial Lithium-Ion Battery Cells During Cycling Obtained by Pressure Measurements with a Mechanical Press
Berg, S.; Engeser, J.; Figgemeier, E.; Heuer, A.; Pitta Bauermann, L.; Vetter, M.
Vortrag
2021 Batteries for Electric Vehicles - Current Status and New Developments
Vetter, M.
Vortrag
2021 Current Developments in the Field of Batteries
Vetter, M.
Vortrag
2021 Further development of non-contact and non-destructive methods for the localization of defects inside battery cells
Engeser, J.; Heuer, A.; Pitta Bauermann, L.; Vetter, M.
Vortrag
2021 Outlining Known Battery Cell and System Safety Issues and the Need for Thermal Propagation Inhibition
Kroll, M.
Vortrag
2021 Meaningful Characterization of Battery Cells and Systems with Current Pulses
Bruch, M.; Hofmann, L.; Kevlishvili, N.; Lux, S.; Vetter, M.
Vortrag
2021 Akustische Rastermikroskopie (SAM) als zerstörungsfreie Prüfung für die Visualisierung von internen Strukturen in flachen Batteriezellen
Biro, D.; Bischoff, C.; Drews, M.; Fitz, O.; Heuer, A.; Mesquita, L.V.; Pitta Bauermann, L.
Poster
2021 Novel method for the parameterization of a reliable equivalent circuit model for the precise simulation of a battery cell's electric behavior
Bruch, M.; Kowal, J.; Millet, L.; Vetter, M.
Zeitschriftenaufsatz
2021 Battery Storage - Key Enabler for Resilient Active Distribution Grids and Mini-Grids
Vetter, M.
Vortrag
2021 Battery Storage - Key Enabler for Large-Scale Integration of Fluctuating Renewables
Vetter, M.
Vortrag
2021 Electrolyte Study with in Operando pH Tracking Providing Insight into the Reaction Mechanism of Aqueous Acidic Zn//MnO2 Batteries
Bauer, M.; Birke, K. P.; Biro, D.; Bischoff, C.; Fitz, O.; Gentischer, H.; Henning, H.-M.
Zeitschriftenaufsatz
2021 Akustische Rastermikroskopie als zerstörungsfreie Charakterisierungsmethode für Batteriezellen
Pitta Bauermann, L.
Vortrag
2020 Batteries for Electric Vehicles - Current Status and New Development
Vetter, M.
Vortrag
2020 The Use of Batteries in Storing Electricity
Lux, S.; Vetter, M.; Wüllner, J.
Aufsatz in Buch
2020 Battery Management Systems for Dynamic Systems. Short Overview of Current Work on Battery Management Systems
Milde, W.
Vortrag
2020 Herausforderungen und Perspektiven bei Lithium-Ionen Batterien
Brütting, M.; Ehrenberg, H.; Fichtner, M.; Figgemeier, E.; Kevlisihvili, N.; Risse, S.
Konferenzbeitrag
2020 Battery Storage in Stationary Applications. Markets, Technologies and Key Factors
Vetter, M.
Vortrag
2020 Aging - Affecting Safety, Reliability and Performance of Stationary Battery Storage
Vetter, M.
Vortrag
2020 Scanning Acoustic Microscopy as a Non-Destructive Imaging Tool to Localize Defects inside battery cells
Biro, D.; Bischoff, C.; Drews, M.; Fitz, O.; Heuer, A.; Mesquita, L.V.; Pitta Bauermann, L.
Zeitschriftenaufsatz
2020 Towards 3D-Lithium Ion Microbatteries Based on Silicon/Graphite Blend Anodes Using a Dispenser Printing technique
Beichel, W.; Biro, D.; Breitwieser, M.; Drews, M.; Gentischer, H.; Haberzettl, P.; Tepner, S.; Vierrath, S.
Zeitschriftenaufsatz
2020 Utilization of Aged Electric Vehicle Batteries as Stationary Buffer Storage. Insights into Project EMILAS
Vetter, M.
Vortrag
2020 Quality Assurance for Battery Storage - Safety, Reliability and Performance Beyond Standards
Vetter, M.
Vortrag
2019 Testing and Evaluating Thermal Performance of Battery Systems
Bruch, M.; Heuer, A.
Vortrag
2019 Battery Storage and their Stationary Applications
Vetter, M.
Vortrag
2019 Battery Storage: A Key Enabler for Post Feed-In Tariff PV Projects
Vetter, M.
Vortrag
2019 Battery Storage. Opportunities, Challenges and Measures for Risk Mitigation
Vetter, M.
Vortrag
2019 Thermal Battery Management, Key to Efficiency and Longevity
Bruch, M.; Millet Biosca, L.; Vetter, M.
Vortrag
2019 Optimal Integration of Photovoltaic in Micro-Grids that are Dominated by Diesel Power-Plants
Bopp, G.; Reiners, N.; Wüllner, J.; Yadav, R.G.
Bericht
2019 60 is the New 20: Challenges as a Result of Increasing EV Battery Capacities
Vetter, M.
Vortrag
2019 Battery Storage for Grid Connected PV Applications
Lux, S.; Vetter, M.; Wüllner, J.
Aufsatz in Buch
2019 Extensive Analysis of Photovoltaic Battery Self-Consumption: Evaluation Through an Innovative District Case-Study
Berueta, A.; Bruch, M.; Millet Biosca, L.; Reiners, N.; Vetter, M.
Zeitschriftenaufsatz
2019 Energy Storage for Renewable Power Supply Systems
Vetter, M.
Vortrag
2019 Fixing Efficiency Values by Unfixing Compressor Speed: Dynamic Test Method for Heat Pumps
Malenkovic, I.; Palkowski, C.; Simo, A.; Zottl, A.
Zeitschriftenaufsatz
2019 Battery storage - One of the Key Enablers Towards 100% Renewables
Vetter, M.
Vortrag
2019 Investigation of the Kinetics of rechargeable aqueous zinc ion batteries
Biro, D.; Bischoff, C.; Fitz, O.; Gentischer, H.; Henning, H.-M.
Zeitschriftenaufsatz
2019 In the Context of Energy Transition Scenarios
Vetter, M.
Vortrag
2019 Schlüssel für sichere und zuverlässige Batteriespeicher. Thermisches Management
Vetter, M.
Vortrag
2019 Hochgradig Anisotrope, offenzellige poröse metallische Faserstrukturen - Anwendungen in der Energietechnik
Andersen, O.; Bischoff, C.; Fink, M.; Schlott, A.; Seidel, T.
Vortrag
2019 Quality Assurance for PV Battery Storage Projects
Vetter, M.
Vortrag
2018 Technologieinnovationen - Batteriespeicher
Vetter, M.
Vortrag
2018 Messung und Berechnung der Wärmeabgabe einer Batteriezelle und Bedeutung für die Anwendung
Bruch, Maximilian; Heck, Michael; Hukan, Mohammad; Millet Biosca, Lluis; Mirsalehian, Mohammadali; Raab, Peter
Vortrag
2018 Battery cell testing for simulative optimisation of an EV battery system
Bruch, Maximilian
Vortrag
2018 Case Studies on Field Deployment of PV Battery Storage Systems
Vetter, M.
Vortrag
2018 Technical and Economic Assessment for Hybrid PV Mini-Grid Projects
Millet Biosca, L.; Schinckel, A.; Vetter, M.; Wüllner, J.
Konferenzbeitrag
2018 Investigating the impact of particle size on the performance and internal resistance of aqueous zinc ion batteries with a manganese sesquioxide cathode
Biro, D.; Bischoff, C.; Fitz, O.; Gentischer, H.; Henning, H.-M.; Schiller, C.
Zeitschriftenaufsatz
2018 "60 is the new 20": Herausforderungen durch immer größer werdende Fahrzeugbatterien
Bruch, M.; Lux, S.; Vetter, M.
Zeitschriftenaufsatz
2018 Waste heat utilisation of power to hydrogen plants for local and district heating
Holst, M.; Knetsch, N.
Vortrag
2018 Sector coupling - a key element to optimize energy system transformation
Henning, H.M.
Vortrag
2018 Longevity of Lithium-Ion Batteries
Vetter, M.
Vortrag
2018 Quality Assurance for PV Battery Systems
Vetter, M.
Vortrag
2018 Quality Assurance to Support the Bankability of Energy Storage Applications
Vetter, M.
Vortrag
2018 Silicon Layers for Application in Lithium Ion Batteries
Biro, D.; Bogati, S.; Gentischer, H.; Georg, A.
Konferenzbeitrag
2018 Cycle aging studies of lithium nickel manganese cobald oxide-based batteries using electrochemical impedance spectroscopy
Heck, M.; Maheshwari, A.; Santarelli, M.
Zeitschriftenaufsatz
2018 60 is the New 20: Challenges as a Result of Increasing EV Battery Capacities
Vetter, M.
Vortrag
2018 Combined dynamic programming and region-elimination technique algorithm for optimal sizing and management of lithium-ion batteries for photovoltaic plants
Berrueta, A.; Heck, M.; Jantsch, M.; Sanchis, P.; Ursua, A.
Zeitschriftenaufsatz
2018 Lichtbögen und elektrische Sicherheit in PV-Heimspeichern
Bopp, G.; Eger, F.; Laukamp, H.
Poster
2018 Probabilistische Betriebsführung für PV-Heimspeichersysteme mit PV-Ertragsprognosen. Zusammenfassung
Groß, A.; Kohrs, R.; Wittwer, C.; Zech, T.
Vortrag
2018 Quality Assurance for PV Battery Systems in Mico-Grid Applications
Vetter, M.
Vortrag
2018 Deploying Electrical Storage Systems to Reduce Risks and Drive Bankability for Renewable Energy Projects
Vetter, M.
Vortrag
2018 Silicon/Graphite Composite Materials as Anode for 3D Printed Lithium-Ion Microbatteries
Biro, D.; Drews, M.; Gentischer, H.; Mülhaupt, R.
Vortrag
2018 Quality Assurance for PV Battery Systems
Vetter, M.
Vortrag
2018 Battery Technology for Electromobility - Status Quo, Outlook and Challenges
Vetter, M.
Vortrag
2018 Statusbericht: Batterietechnik für die Leichte E-Mobilität
Vetter, M.
Vortrag
2017 DC arc fault scenarios and detection methods in battery storage systems
Bopp, G.; Eger, F.; Freiberger, D.; Lang, N.; Laukamp, H.; Rouffaud, G.
Konferenzbeitrag
2017 The role of independent engineers - from the project idea to real world evaluation of PV battery systems
Vetter, M.
Vortrag
2017 "60 is the new 20": Herausforderungen durch immer größer werdende Fahrzeugbatterien
Vetter, M.
Vortrag
2017 Numerical investigation of phase change material utilization options for the thermal management of cylindrical Li-Ion-batteries
Gamisch, S.; Gschwander, S.
Konferenzbeitrag
2017 Präzise Zustandsbestimmung und optimierte Lade- und Betriebsführungsstrategien. Schlüssel für den effizienten Einsatz von Batteriesystemen
Vetter, M.
Vortrag
2017 Building and habitation in the context of electromobility
Vetter, M.
Vortrag
2017 Quality assurance for PV battery power plants and PV battery systems in comercial applications and mini-grids
Jantsch, M.; Vetter, M.
Vortrag
2017 Qualitätssicherung & Bankability für Batteriespeicher in PV-Kraftwerken und im gewerblichen Einsatz
Vetter, M.
Vortrag
2017 Impedance change and capacity fade of lithium nickel manganese cobalt oxide-based batteries during calendar aging
Heck, M.; Lux, S.; Maheshwari, A.; Schmitt, J.; Vetter, M.
Zeitschriftenaufsatz
2017 Quality assurance to support the bankability of renewable energy + storage applications
Vetter, M.
Vortrag
2017 Stand-alone and hybrid PV systems
Bopp, G.; Vetter, M.
Aufsatz in Buch
2017 Quality assurance to support the bankability of renewable energy + storage applications
Vetter, M.
Vortrag
2017 Isothermal calorimeter heat measurements of a 20Ah lithium iron phosphate battery cell
Bruch, M.; Lux, S.; Millet, L.; Raab, P.; Vetter, M.
Konferenzbeitrag
2017 Stationäre Batteriespeicher - eine zentrale Komponente der Engergiewende
Lux, S.; Vetter, M.
Zeitschriftenaufsatz
2017 Stromproduktion und Speicherung im Eigenheim, Einspeisung ins Netz und Elektroauto
Kohrs, R.; Vetter, M.
Vortrag
2017 Quality assurance and standardization developments for battery storage applications
Sann, K.; Vetter, M.
Vortrag
2017 Passivierte Siliciummaterialien für Li-Ionenbatteriezellen
Biro, D.; Gentischer, H.; Hulitz, S.; Keding, R.; Mader, M.; Preu, R.; Singh, R.
Vortrag
2017 Lichtbögen und elektrische Sicherheit in PV-Heimspeichersystemen
Laukamp, H.; Tschupp, J.
Vortrag
2017 Analysis of the minimum activation period of batteries in frequency containment reserve
Engel, B.; Erge, T.; Hollinger, R.; Motte Cortes, A.
Konferenzbeitrag
2017 Kalorimetrische Messung der Wärmeabgabe einer Batteriezelle zur thermischen Charakterisierung
Bruch, M.; Heck, M.; Hukan, M.; Millet Biosca, L.; Mirsalehian, M.; Raab, P.
Vortrag
2017 Quality assurance enabling bankability for larger on- and off-grid PV battery systems
Vetter, M.
Vortrag
2017 Making energy storage bankable. The role of technical issues and strategies for risk mitigation
Jantsch, M.; Vetter, M.
Vortrag
2016 Silicon nanocrystals embedded in silicon carbide as a wide-band gap photovoltaic material
Canino, M.; Garrido, B.; Hernandez, S.; Janz, S.; Lopez-Vidrier, J.; Löper, P.; Schnabel, M.; Summonte, C.
Zeitschriftenaufsatz
2016 Distributed solar battery systems providing primary control reserve
Bopp, G.; Braam, F.; Diazgranados, L.M.; Engel, B.; Erge, T.; Hollinger, R.
Zeitschriftenaufsatz
2016 Progress in state estimation for lithium-ion batteries
Heck, M.; Lux, S.; Raab, P.; Vetter, M.
Vortrag
2016 Impact of the solar eclipse from 20th March 2015 on the German Electrical Supply - simulation and analysis
Burger, B.; Killinger, S.; Kreifels, N.; Müller, B.; Stiff, G.; Wittwer, C.
Zeitschriftenaufsatz
2016 Concept of Evaluating Chances and Risks of Grid Autarky
Biener, W.; Hauser, W.; Kost, C.; Kreifels, N.; Saad Hussein, N.; Senkpiel, C.; Shammugam, S.
Vortrag
2016 Qualitätssicherung für PV-Batteriekraftwerke, gewerbliche PV-Batteriesysteme und PV-Inselnetze
Jantsch, M.; Vetter, M.
Vortrag
2016 The influence of nitrogen on laser doping from phosphorous doped a-SiNx layers
Benick, J.; Chong, E.; Glunz, S.W.; Hermle, M.; Jäger, U.; Lam, J.; Nekarda, J.; Preu, R.; Rostan, H.; Steeman, R.; Steinhauser, B.
Zeitschriftenaufsatz
2016 Recycling of battery technologies - ecological impact analysis using life cycle assessment (LCA)
Jülch, V.; Reith, S.; Unterreiner, L.
Konferenzbeitrag
2016 Quality assurance for larger on- and off-grid PV battery systems
Jantsch, M.; Vetter, M.
Vortrag
2016 Opportunities and challenges of high renewable energy deployment and electricity exchange for North Africa and Europe - scenarios for power sector and transmission infrastructure in 2030 and 2050
Agsten, Michael; Bohn, Sven; Boie, Inga; Bretschneider, Peter; Kost, Christoph; Pudlik, Martin; Ragwitz, Mario; Schlegl, Thomas; Snigovyi, Oleksandr; Westermann, Dirk
Zeitschriftenaufsatz
2016 Prüfkampagne thermischer Speicher und deren Energy Labeling nach ErP Richtlinie
Geimer, K.; Kramer, K.; Schmidt, C.; Schäfer, A.
Konferenzbeitrag
2016 Risk mitigation and quality assurance for PV battery storage applications
Jantsch, M.; Vetter, M.
Vortrag
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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