Arbeitsgruppe Batterien

Lithium-Ionen-Batterien und Systeme der nächsten Generation

Für die Elektromobilität und stationäre Energiespeicherung werden neue Materialkombinationen benötigt, die gegenüber bestehenden Systemen Vorteile wie eine höhere Energiedichte oder geringere Kosten aufweisen. Wir erforschen Lithium-Ionen-Batterien und Technologien der nächsten Generation wie Natrium-Ionen-Batterien und Festkörperbatterien mit dem Ziel, diese zur Marktreife zu entwickeln.

Elektrolytentwicklung

Der Elektrolyt ist eine Kernkomponente für Materialkombinationen mit höheren Energiedichten und längerer Lebensdauer. Wir untersuchen Elektrolyte (fest und flüssig) hinsichtlich ihrer Stabilität und Performance, mit dem Ziel, diese kontinuierlich zu verbessern. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt liegt auf hybriden Polymerelektrolyten, die die Batterielebensdauer verlängern können.

Zell- und Demonstratorbau

Die Aussagekraft von Knopfzellen ist ab einem bestimmten Entwicklungsstadium begrenzt. Das Fraunhofer ICT stellt für die Materialforschung auch kleine mehrlagige Pouch-Zellen her, für die Operando-Charakterisierungen werden EL-Cells und in-house entwickelte Messaufbauten eingesetzt.

Elektrochemische und thermische Charakterisierung

Wir analysieren Batteriezellen und -systeme hinsichtlich ihres elektrochemischen und thermischen Verhaltens, sowie ihrer Alterung. Unsere Untersuchungen liefern die Grundlage, um Qualität, Lastverhalten und Wärmeentwicklung zuverlässig zu bewerten und Einzelzellen, Batteriemodule sowie -systeme gezielt auszulegen.

Materialtests und Post-Mortem-Analyse

Mit modernen Charakterisierungs- und Messverfahren bietet das Fraunhofer ICT umfassende Einblicke in Materialien und elektrochemische Systeme. So lassen sich Elektroden, Elektrolyte, Reaktions- und Alterungsprozesse sowie Schichtdickenänderungen und Druckeinflüsse präzise im Betrieb analysieren.

Neben In-operando-Messungen ermöglichen auch Post-Mortem-Untersuchungen luft- und feuchtigkeitsempfindlicher Materialien wertvolle Einblicke in die Prozesse im Inneren der Zelle.

Messdaten für Ihre Simulation

Wir bestimmen für Sie die Wärmekapazität, -leitfähigkeit und weitere physikalische Parameter (z. B. Impedanzen) von Ihren Zellwickeln unabhängig von der Bauform.

Flyer: Messdaten für Ihre Simulation

Ermittlung von Ausfallursachen

Batteriezellen brennen bei Ihrem Kunden – jetzt brennt es bei Ihnen? Wir wissen Rat und finden für Sie die Ausfallursache heraus.

Sicherheitstests

In unserem modernen Batterietestgebäude führen wir Sicherheitsuntersuchungen an Lithium-Ionen-Zellen und Systemen der nächsten Generation sowie Modulen und weiteren Zellchemien durch, um potenzielle Gefährdungen gezielt zu bewerten.

Kundenspezifische Versuchsaufbauten und individuell angepasste Testbedingungen ermöglichen praxisnahe Sicherheitsprüfungen, darunter Überladung, Kurzschluss, thermische Rampe und Nagelpenetration – angelehnt an internationale Standards.

Dazu können Gasanalysen beim thermischen Durchgehen der Batterie oder während der Propagation durchgeführt werden. 

Gasanalytik

Am Fraunhofer ICT analysieren wir die im Versagensfall der Batterie freigesetzten gasförmigen, flüssigen und festen Stoffe und bestimmen ihre Zusammensetzung. Dabei können insbesondere Gase zeitaufgelöst während des Versuchs oder zusammenfassend nach Versuchsende erfasst werden.

So lassen sich auch hochreaktive Substanzen und relevante Zwischenprodukte identifizieren – eine wichtige Grundlage für die Sicherheitsbewertung.

Thermische Charakterisierung

Sie benötigen Informationen über die freigesetzte Energie Ihrer Zellen im Ernstfall? Sie möchten wissen, wie viel Gas Ihre Zellen beim thermischen Durchgehen emittieren und wie heiß sie werden? Wir helfen Ihnen gerne.