Erforschung neuartiger langlebiger Zellchemien und umweltfreundlicher Prozesse für Lithium-Ionen-Batteriezellen für die stationäre Energiespeicherung in Deutschland (LiSta). Teilverbund C - Systematische optische Prozesskontrolle und Alterung
Zeitraum
2015-04-01 – 2018-09-30
Bewilligte Summe
298.365,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ET6048C
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
Innerhalb des LiSta-Verbundprojektes erforscht die Hochschule Aalen (HSAA) mit den Partnern VW-VM und Varta Storage neuartige Lithium-Ionen-Batteriesysteme und Dichtungskonzepte für stationäre Anwendungen. Ein Schwerpunkt der HSAA fokussiert auf die Entwicklung materialographischer und bildanalytischer Verfahren, um qualitätsbestimmende Parameter und Ungänzen (z.B. Agglomeration, Fremdpartikel) der Zellen nach spezifischen Fertigungsschritten quantitativ bewerten zu können. Die Methoden werden an neuen und bewusst 'sehr hart' gealterten Zellen angewandt, um daraus ein wissenschaftliches Verständnis zum Einfluss der Fertigungsungänzen auf die Alterung der LiB-Materialsysteme abzuleiten. Zudem wird die physiko-chemische Langzeitalterung, der für die Zellabdichtung und /-sicherheit relevanten Polymere unter Medieneinfluss bewertet. Die vorausentwickelten Methoden sollen mittel- bis langfristig auf weitere Zellchemien übertragen werden und QS-Anforderungen einer serienbegleitenden Prüfung erfüllen. Die Materialsysteme und Fragestellungen erfordern methodische Systementwicklungen. Ausgehend von CT-Analysen, wird eine großflächige und artefaktfreie Präparationstechnik, automatisierte Mikroskopie und Bildanalyse entwickelt. Aufbaufehler in den Elektroden und Aktivmaterialien werden quantifiziert. Die Charakteristika der Materialsysteme setzen zu entwickelnde korrelative Ansätze durch Kombination von Licht- zum höherauflösenden Rasterelektronenmikroskop (vice-versa) voraus. Hocheffiziente Bildaufnahmemethoden und Algorithmen zur Vereinigung und Verarbeitung der Bilddaten werden evaluiert, um einen hohen Automatisierungsgrad und eine statistische Absicherung der Erfassung der Ungänzen und Alterungsphänomene zu sichern. Ein mechanischer Kurzzeitversuch zur Spannungsrissbildung bei Polymeren unter physiko-chemischer Beanspruchung wird aufgebaut, der Aussagen zum Langzeitverhalten aus der Verformung bei großer Dehnung erlaubt.
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