Glatt Pulversynthese im Verbund-Projekt ARTEMYS I Batterie 2020 zur Fertigung von All-solid-state-Batterien

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Skalierbare, kostengünstige Fertigungstechnologien für Kompositkathoden und Elektrolytseparatoren in Festkörperbatterien

Li-Ionen-Batterien mit Festkörperionenleitern und Lithium-Metall-Anoden punkten mit höherer spezifischer Energie und einem vorteilhaften Sicherheitsverhalten. Daher werden sie als vielversprechende Speichertechnologien für zukünftige Elektrofahrzeuge gehandelt. Innerhalb der letzten Jahre haben sich die Forschungsaktivitäten diesbezüglich signifikant erhöht. Die technischen Funktionalität von Festkörperbatterien ist im universitären Labormaßstab darstellbar. Bis dato fehlt es an Prozesstechnologien zur massenfertigungstauglichen Darstellung.

Die technischen Herausforderungen von Systemen mit sulfidischen Ionenleitern (z. B. Feuchtigkeitsempfindlichkeit) und oxidischen Ionenleitern (z. B. Co-Sinterbarkeit) sind teilweise unterschiedlicher Natur. Die Frage, welche der konkurrierenden Ansätze über skalierbare Fertigungstechnologien dargestellt werden können und für die Elektromobilität in Frage kommen, bleibt unbeantwortet.

Ziel des Projektes „ARTEMYS“ war es, geeignete Prozesstechnologien für die Herstellung von vollkeramischen Festkörperbatterien (insbesondere Kompositkathode & LLZO-Festelektrolytseparator) zu erarbeiten. Diese Prozesstechnologien waren bezüglich ihrer Skalierbarkeit zu bewerten und mit den geeigneten Technologien Musterzellen im Labormaßstab zur Validierung darzustellen. Es konnte sowohl eine prozesstechnologische als auch kostenbasierte Entscheidungsgrundlage für eine nachfolgende Industrialisierung gelegt werden.

Hier geht es zur Website von ARTEMYS I Batterie 2020.

Im Projekt konnte gezeigt werden, dass die Glatt Pulversynthese die Herstellung von LLZO-Pulver erlaubt, die die geforderten elektrochemischen Grundeigenschaften mitbringen. Es ist gelungen, die rohstoffseitigen Einflussfaktoren auf die Pulverqualitäten umfassend zu beleuchten und Rezepturansätze zu erarbeiten, die eine reproduzierbare Pulversynthese davon weitestgehend unabhängig machen.

Abschließend konnten LLZO-Proben hergestellt werden, die sich zu homogenen und dichten Elektrolytschichten versintern lassen und die angestrebten vor Projektbeginn definierten elektrischen Zielwerte erfüllen. Das Projekt bietet somit eine gute Basis für die mittelfristige Kommerzialisierung der LLZO-Pulver bzw. auch der darauf basierenden Festkörperelektrolyt-Separatoren.

Partner:

  • BASF SE
  • BMW AG
  • Ferro GmbH
  • Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
  • Glatt Ingenieurtechnik GmbH
  • Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Nanotechnologie, BELLA – Batteries and Electrochemistry Laboratory, KIT
  • Rehm Thermal Systems GmbH
  • Robert Bosch GmbH
  • thyssenkrupp System Engineering GmbH
  • TRIDELTA Thermprozess GmbH
  • Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien

Das Verbundprojekt ARTEMYS wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert auf Grundlage des Rahmenprogramms „Vom Material zur Innovation“ sowie des Nationalen Entwicklungsplans Elektromobilität – Forschungs- und Entwicklungsprojekte zum Thema „Batteriematerialien für zukünftige elektromobile, stationäre und weitere industrierelevante Anwendungen (Batterie 2020)“.

Laufzeit 2017 – 2020

Glatt-Förderkennzeichen: 03XP0114E