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impulse Elektronik 0 1-02 2022 Forschungsfabrik am ZSW Neuartige Batteriematerialien in größeren Mengen herstellen Für Universitäten und Forschungseinrichtungen ist es nahezu unmöglich hochleistungsfähige Kathodenmaterialien für Forschungsarbeiten zu Hochleistungsbatterien zu erhalten Mit Powder-Up will das ZSW in Ulm das nun ändern Ob Energiedichte Lebensdauer Kosten oder Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien Maßgeblich bestimmen die Materialien in der Kathode all diese Eigenschaften Ein Schlüssel um im internationalen Wettbewerb vorne dabei sein zu können liegt daher in der schnellen Verfügbarkeit neuester Kathodenmaterialien – und das in großen Mengen Mit dem Großprojekt Powder-Up errichtet das Zentrum für Sonnenenergieund Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg ZSW in den nächsten Monaten in Ulm eine Pilotanlage zur Herstellung solcher hochleistungsfähiger Kathodenmaterialien für zukünftige Generationen von Lithium-Ionen-Batterien Diese Materialien können in der Anlage in Mengen bis zu hundert Kilogramm hergestellt werden Wissenschaftliche Partner in Deutschland und Europa aber auch Partner aus der Industrie können diese Kathodenmaterialien künftig für den Einsatz auf ihren Pilotanlagen nutzen Damit wird laut ZSW eine gravierende Lücke in der wissenschaftlichen Landschaft in Deutschland geschlossen Das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF fördert Powder-Up mit rund 20 Mio Euro »Aktuell werden Kathodenmaterialien der nächsten Generation in Deutschland nicht im industriellen Maßstab hergestellt Für Universitäten und Forschungseinrichtungen ist es daher nahezu unmöglich derartige Materialien in Forschungsarbeiten zu Hochleistungsbatterien einzusetzen« erklärt ZSW-Vorstand und Leiter des Geschäftsbereichs Elektrochemische Energietechnologien in Ulm Prof Markus Hölzle »Powder-Up wird diese Lücke schließen « Vom Metallsalz bis zum Kathodenpulver Mit dem Projekt Powder-Up bauen die Forschenden des ZSW eine Pilotanlage für die Hochskalierung der Synthese maßgeschneiderter Kathodenmaterialien vom 1-kgüber den 10-kgbis zum 100-kg-Maßstab auf Die Materialien sollen dann Forschungsund Industriepartnern für die Zellentwicklung bereitgestellt werden Die großtechnisch etablierte Prozesskette der Kathodenmaterialherstellung mit ihren komplexen Teilschritten wird vollständig abgebildet von der Produktion eines sogenannten Precursors über die Fällungsreaktion von beispielsweise Nickeloder Kobaltsalzen mit Natronlauge und der Weiterverarbeitung dieses Precursors mit Lithiumsalzen bei Temperaturen von bis zu +1000 °Cbis hin zur abschließenden Nachbehandlung der Oberfläche des Endprodukts Jeder Einzelschritt ist dabei entscheidend für die Qualität dieser Materialien In Powder-Up kommen nach Aussage des ZSW ausschließlich industriebewährte Maschinen zum Einsatz um eine Pulverherstellung unter industrienahen Bedingungen zu garantieren Diese Maschinen decken die komplette Prozesskette ab sollen aber auch Forschungsarbeiten zu einzelnen Fertigungsschritten ermöglichen Ergänzt werden sie durch Analytik sowie eine schnelle Datenerfassung und Verarbeitung zur Sicherung der Qualitätsstandards Die Rezepturund Prozessentwicklung wird zunächst in kleinster Skalierungsstufe ausgeführt Hierbei ist es das Ziel in kurzer Zeit mit niedrigen Kosten ein Zielrezept für einen ausgewählten Prozess zu erstellen Die optimierten Parameter überträgt das ZSW dann in den größeren Maßstab die sogenannte Pilotierung Durch digitalisierte Analytik und vernetzte Prozessschritte mit Prozessdatenerfassung soll der Einfluss der Syntheseparameter auf Ressourceneinsatz Produktausbeute Partikeldesign und elektrochemische Performance statistisch erfasst und wissenschaftlich ausgewertet werden rh Mit Powder-Up errichtet das Zentrum für Sonnen energieund Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg ZSW eine Pilotanlage zur Herstellung hochleistungsfähiger Kathodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien Bild ZSW Stimmen Sie für uns ab www elektronik de PdJ22