Verbundvorhaben SurfaLIB: Verbesserte Lithium-Ionen-Batterien durch Modifikation der Elektrodenoberflächen; Teilprojekt: Optimierung der Oberflächeneigenschaften von dünnen Kupferwalzfolien für Lithiumionenbatterien unter Einsatz von hoch produktiven R2R Bearbeitungsverfahren
Zeitraum
2016-10-01 – 2020-03-31
Bewilligte Summe
173.731,80 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ET6103E
Leistungsplansystematik
Elektrochemische Speicher - Lithium-basierte Batterien [EA2312]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI3)
Förderprogramm
Energie
Energiespeichersysteme gewinnen insbesondere für die Elektromobilität immer mehr an Bedeutung. Li-Ionen Zellen gelten derzeit als eine der vielversprechendsten Speichertechnologien. In Li-Ionen Batterien finden Ladungs- bzw. Massentransportvorgänge statt, deren Geschwindigkeit und Effizienz maßgeblich die Leistungsfähigkeit der Batterie bestimmen. Die physikalisch-chemischen Vorgänge an der Grenzfläche Kollektorfolie/Aktivmaterial spielen dabei eine entscheidende Rolle. Im Rahmen des geplanten Verbundvorhabens wird mit diesem Teilvorhaben erstmalig die Kupfersubstratfolie in den Fokus wissenschaftlicher Untersuchungen gerückt. Mit Abschluss des Vorhabens soll dem Markt eine Kupferfolie zu Verfügung stehen, deren Verarbeitungseigenschaften für die Prozesse in der Batterieproduktion optimiert sind, und sich die Leistungsmerkmale der Zelle über Gestaltung der Folienoberfläche gezielt steuern lassen. Angesichts des zukünftig hohen Bedarfs an Li-Ionen Batterien sind qualitätssichernde Maßnahmen ein weiteres wichtiges Themengebiet des Teilvorhabens. Durch Kombination von variierter Grundrauigkeit und galvanischer Strukturierung der Kupferfolie bis in den sub-µm-Bereich wird angestrebt, die makro- und mikroskopischen Eigenschaften der Folienoberfläche hinsichtlich Haftung des Aktivmaterials zu optimieren. Neben der topographischen Struktur wird die Oberfläche auf Korrosionsprozesse und weitere chem. Wechselwirkungen untersucht. Es werden die Wechselwirkungsmechanismen der Einzelprozesse zur Oberflächenmodifikation der Substratfolie analysiert als auch technologisch sinnvollen Prozesskombinationen identifiziert. Es soll weiterhin überprüft werden, ob sich die Oberflächenmodifikation von Reinkupfer auf Kupferlegierungen übertragen lässt, deren bessere mech. Verarbeitungseigenschaften in der Produktion einen Vorteil darstellen. Die Verfahren zur galv. Oberflächenbehandlung sowie geeigneten Passivierung werden vom Entwicklungsstatus zur Industriereife weiterentwickelt.
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