Glatt Pulversynthese im Verbund-Projekt „FLiBatt“

Feste Lithiumbatterien mit Vliesstoffen

Feste Lithiumbatterien mit Vliesstoffen – innovativer Prozesses für einen neuen Zellaufbau von anorganischen Festkörperbatterien 

In Festkörperbatterien („All Solid State Batteries“) wird der flüssige Elektrolyt durch einen festen nicht-brennbaren Ionenleiter ersetzt. Der daraus resultierende Vorteil: das sogenannte „Thermische Durchgehen“ – das Entzünden des bei einem Kurzschluss in der Batterie verdampfenden Flüssigelektrolyts – wird vermieden und die Sicherheit von Batteriezellen maßgeblich erhöht. Auch wird der Einsatz von Lithium-Metall Anoden erleichtert, was höhere Energiedichten und somit für die Elektromobilität deutlich höhere Reichweiten ermöglicht.

Das Ziel des Projektes „FLiBatt“ ist die Entwicklung eines innovativen Prozesses für einen neuen Zellaufbau auf Basis von Vliesstoffen, der die Herstellung von Festkörperbatterien mit einem kostengünstigen Fertigungsprozess ermöglichen soll.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Entwicklung von dünnen Schutzschichten auf dem Kathoden-Aktivmaterial, wie sie für dieses Vorhaben erforderlich sind.

Im Rahmen des Projektes wurde durch die Glatt Ingenieurtechnik GmbH beim Projektpartner Fraunhofer ISE ein Wirbelschichtreaktor aufgebaut und in Betrieb genommen.

Unter Verwendung von dieses Reaktors können pulverförmige Batteriewerkstoffe in einem halb- bzw. vollkontinuierlichen Prozess modifiziert werden, die als Ausgangsmaterialien für die Herstellung von hocheffizienten Batteriezellen benötigt werden. Ebenso ist es möglich die Oberflächen der Pulver mit einer dünnen Schutzschicht im Nanometer-Bereich zu veredeln und so die Pulver vor unerwünschten Zersetzungsprozessen, die in der Batteriezelle ablaufen können, zu bewahren.

Auf diese Weise soll im Rahmen des Projektes ein Beitrag geleistet werden, Festelektrolytbatterien der großskaligen industriellen Anwendung näher zu bringen.

Im Rahmen des Projektes „FLiBatt“ wird bei Glatt das Pulver für die Kathoden beschichtet. Dieser Schritt ist notwendig, um das Material vor dem Elektrolyten zu schützen und die Zyklenstabilität zu erhöhen. Mit der Glatt Pulversynthese steht hierzu erstmalig eine Technologie zur Verfügung, der dies im industriellen Maßstab wirtschaftlich zulässt.

EDX-Mapping eines Li3PO4-Coatings auf NMC 622 anhand der Tracer-Elemente Phosphor (Coating) und Mangan (Kern)

Seit Oktober 2019 arbeiten die Projektpartner an der Entwicklung einer neuartigen Batteriezellarchitektur für die Realisierung von Festkörperbatterien.

Partner:

  • ContiTech Elastomer-Beschichtungen GmbH
  • Freudenberg Technology Innovation SE & Co. KG
  • Glatt Ingenieurtechnik GmbH
  • Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE)

Das Projekt „FLIBATT“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. Projektträger sind das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi.IIC6) und Projektträger Jülich (PT-J.ESN5).

Laufzeit: 10/2019 – 09/2022

Glatt-Förderkennzeichen: 03ETE022B