Elektrische Speicher: Das Beste für Batterien
Vom Akku im Smartphone bis zum stationären Speicher, der im Unternehmen den Strom aus der Solaranlage speichert: Elektrische Energiespeicher lassen sich vielfältig einsetzen. Mit unserer Forschung tragen wir dazu bei, Batterien für den mobilen und stationären Einsatz sicherer und preiswerter zu machen.
Wir interessieren uns für verschiedene Arten von Batterien, beispielsweise Lithium-Ionen, Redox-Flow, Lithium-Metall und Festkörperbatterien. Ein Teil unserer Forschung beschäftigt sich damit, die optimale Materialzusammensetzung für Anoden und Kathoden und anderer Komponenten verschiedener Batterietypen zu entwickeln. Dabei berücksichtigen und verbessern wir auch die Produktionstechnologien und haben dafür einen eigenen Prozess zur Handfertigung von Lithium-Ionen-Zellen entwickelt. Dazu setzen wir verstärkt Simulationsmodelle ein.
Projekte zu elektrischen Speichern
Elektrospinning & Industrie 4.0: IntelliSpin
Elektrodenbeschichtung: ÖkoTroP
ÖkoTroP – Ökologisch schonende Trockenbeschichtung von Batterie-Elektroden mit optimierter Elektrodenstruktur
Verbundprojekt im Forschungscluster Batteriezellproduktion ProZell
Allgemeine Informationen zum Projekt:
| Projektlaufzeit | 01.02.2020 – 31.01.2023 |
| Projektkoordinator | Technologiezentrum Energie der Hochschule für angewandte Wissenschaften Landshut |
Projektpartner | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Abteilung Beschichtungssystem- und Lackiertechnik Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT Batteriesysteme für Spezialanwendungen Technische Universität Braunschweig, Institut für Partikeltechnik |
| Projektfinanzierung | Bundesministerium für Bildung und Forschung |
Projektziel
| Die Entwicklung von Technologien zur Herstellung von umweltfreundlicher, trockenbeschichteter Batterie-Elektroden mit optimierter Elektrodenstruktur. |
| Projektbeschreibung | Im Rahmen des Projekts werden die elektrostatische Trockenbeschichtung aus dem LoCoTroP Projekt sowie der Bürstenauftrag aus dem HiLo-Projekt der ersten ProZell-Phase fortgeführt und optimiert. Zusätzlich sollen für den Siebauftrag und die Direktkalandrierung die prinzipielle Machbarkeit gezeigt und die Leistungsfähigkeit, auch im Vergleich mit den erstgenannten Verfahren, konkretisiert werden. Alle Technologien werden sowohl für Graphit Anoden als auch für NCM 622 Kathoden in den Rolle-zu-Rolle-Prozess überführt. Neben der Erarbeitung der Zusammenhänge zwischen Verfahren, Prozessparametern und Elektrodenleistung werden auch die für den Ressourcenverbrauch der Technologien bestimmenden Größen untersucht und verglichen. Weiterhin sollen wichtige Qualitätsparameter der vier Trockenbeschichtungsverfahren (wie u.a. Gleichmäßigkeit der Beschichtungsdicke, Massenbeladung, mechanische Stabilität und die Randausbildung) identifiziert und verbessert werden. Zudem sollen eine Beurteilung der Kosten und eine ökologische Bewertung in Zusammenarbeit mit dem Begleitprojekt erfolgen. Weitere Ziele des Projekts sind der Nachweis der Anwendbarkeit eines bestehenden, zerstörungsfreien Messverfahrens für die Elektrodenbeladung bei trockenbeschichteten Elektroden sowie die Untersuchung des Einflusses der Plasmabehandlung des Stromableiters und der Elektrode auf die Elektrodeneigenschaften wie Haftfestigkeit und Elektrolyt-Benetzbarkeit. Alle Technologien haben das Potential, die Kosten und Emissionen der Elektrodenherstellung gegenüber den heute üblichen Verfahren deutlich zu senken. Die Ergebnisse die im Projekt ÖkoTroP erzielt werden leisten damit einen direkten Beitrag zur Entwicklung wirtschaftlicher Speichertechnologien für mobile und stationäre Anwendungen. |
Elektrospinning & Festkörperbatterien: SpinnAP
SpinnAP – Spinning Technologies for Advanced Battery Production
Allgemeine Informationen zum Projekt:
Projektlaufzeit | 03.06.2019 – 02.03.2023 |
Projektpartner | 3M Advanced Materials Division Brückner GmbH ake-Technologies GmbH Technologiezentrum Energie der Hochschule für angewandte Wissenschaften Landshut |
Projektkoordinator | Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger |
Projektfinanzierung | Bayerische Forschungsstiftung (Erste Förderrunde der Bayerischen Forschungsstiftung 2019) |
Projektziele | Entwicklung von High-Speed-Spinning für industrietaugliche Durchsätze Entwicklung und Test von Festkörperelektrolyten für post-Lithium-Ionen Batterien Hoher Durchsatz von Materialien im Batterieproduktionsprozess durch Laminationstechnologie |
Projektbeschreibun | Preiswerte und sichere Batteriezellen sind für ein breites Portfolio an Anwendungen notwendig. SpinnAP forscht für die Kostensenkung durch schnellere Batterie-Assemblageprozesse und für sichere Batterien durch Polymer/Festkörperelektrolyt. Das Projekt bedient die aktuellen Lithium-Ionen Speichersysteme, sowie die zukünftige Generation von Festkörperbatterien. In diesem Projekt entwickelt das Konsortium aus 3M Advanced Materials Division, Brückner GmbH und ake-Technologies GmbH unter Federführung der Hochschule Landshut das Verfahren des Elektrospinnens für die Anwendung in der Batterieproduktion und den Einsatz in zukünftigen Batterietechnologien. Der Prozess des Elektrospinnings nutzt starke elektrische Felder um Fasern im Mikro- bis Nanometerbereich zu formen. Zwischen einer metallischen Nadel und einer Gegenelektrode wird ein starkes elektrisches Feld angelegt und eine Lösung elektrisch geladen. Dadurch bildet sich ein Kegel, aus dem Nanofasern durch das elektrische Feld zum Substrat hingezogen werden. Hierdurch entstehen Gespinste aus Nanofasern. Diese besitzen besondere Eigenschaften, die zur Verbesserungen in wiederaufladbaren Lithiumzellenführen.
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Forschungsplattform für zukünftige Energiespeicher: FSTORE (abgeschlossen)
FSTORE: Grenzüberschreitende Plattform für Forschung an zukünftigen Energiespeichern und deren Integration (Cross-border Platform for Research in Future Energy Storage Systems and their Integration)
Allgemeine Informationen zum Projekt:
Projektlaufzeit: 01.02.2017 – 31.01.2020
Lead-Partner: Technologiezentrum Energie (TZE) der Hochschule für angewandte Wissenschaften Landshut in Ruhstorf an der Rott
Projektpartner: New Technologies Research Centre (NTC) der Universität Westböhmen in Pilsen
Projektfinanzierung: INTERREG V Freistaat Bayern - Tschechische Republik 2014 – 2020 (Europäischer Fonds für regionale Entwicklung)
Projektziel: Stärkung der grenzüberschreitenden F&I-Aktivitäten
Spezifisches Ziel: Schaffung einer Plattform im INTERREG- Gebiet zur gemeinsamen Forschung an Flussbatterien und zum Wissensaustauch
Projektbeschreibung: Das Projekt FSTORE generiert eine wissenschaftliche Plattform zur gemeinsamen Forschung im INTERREG-Programmgebiet im Bereich der Flussbatterien (Redox-Flow Batterien). Dazu wird die bereits vorhandene grenzübergreifende Forschungs- und Infrastruktur zu diesem Forschungsfeld gebündelt, in Abstimmung mit den Projektpartnern optimiert und gleichzeitig einem größeren Kreis von Wissenschaftlern zugänglich gemacht.
Dabei sollen moderne und innovative Lösungen zur Energiespeicherung im Bereich Redox-Flow Systeme im Fokus stehen. Die voneinander unabhängige Skalierbarkeit von Leistung und Energie der Redox-Flow Systeme bietet hervorragende Chancen zur Integration solcher Speichersysteme in unterschiedlichste Szenarien, wie beispielsweise Notstromversorgungen, Lastausgleich und Spitzenlastkappung im Verteilernetz. Dazu sollen die Redox-Flow-Batterien im Umfeld regenerativer Energieerzeugung betrachtet werden. Zudem ist diese Technologie aus heutiger Sicht von einer zu erwartenden Verknappung der zur Herstellung benötigten Rohstoffe (Seltene Erden, Edelmetalle, etc.) weitgehend unberührt.
Elektrodenbeschichtung: LoCoTroP (abgeschlossen)
LoCoTroP - Low-Cost Trockenbeschichtung von Batterieelektroden für energieeffiziente und umweltgerechte Produktionsprozesse
Verbundprojekt im Forschungscluster Batteriezellproduktion ProZell
Allgemeine Informationen zum Projekt:
Projektlaufzeit: 01.08.2016 - 31.07.2019
Projektkoordinator: Technologiezentrum Energie der Hochschule für angewandte Wissenschaften Landshut
, Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger
Projektpartner:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Abteilung Beschichtungssystem- und Lackiertechnik
, www.ipa.fraunhofer.de
Technische Universität Braunschweig, Institut für Partikeltechnik
, www.ipat.tu-braunschweig.de
Projektfinanzierung: Bundesministerium für Bildung und Forschung
Energie -und Klimafonds
Projektziel: Entwicklung einer neuartigen, umweltfreundlichen und lösemittelfreien Trockenbeschichtungstechnologie für Batterieelektroden
Projektbeschreibung: Im Projekt LoCoTroP erfolgt die Entwicklung einer innovativen Produktionstechnologie von Batterieelektroden mit einem Trockenbeschichtungsverfahren. Bei gleichbleibender elektrochemischer Performance resultiert daraus eine signifikante Senkung der Produktionskosten sowohl durch geringere Investitionskosten für die Produktionsanlagen, höhere Durchlaufgeschwindigkeiten als auch durch den Verzicht auf die Lösungsmittel im Betrieb. Letzteres sowie erhebliche Energieeinsparung im Prozess durch Wegfall des Trocknerbetriebes führt zu einer erheblichen Einsparung von Ressourcen in der Zellproduktion, zur Verringerung der Umweltbelastung und zu vereinfachten umweltrechtlichen Genehmigungsverfahren für Batteriefabriken.
Kompetenzzentrum für Energiespeicher: CompStor (abgeschlossen)
CompStor – Kompetenzzentrum zur Energiespeicherung (Competence Center for Energy Storage)
Allgemeine Informationen zum Projekt:
Projektlaufzeit: 01.10.2015 - 30.09.2018
Lead-Partner: Technologiezentrum Energie der Hochschule für angewandte Wissenschaften Landshut
Projektpartner: Fachhochschule Oberösterreich - FH OÖ Wels
Projektfinanzierung: ESI-Fonds 2014-2020
INTERREG V-A Österreich-Deutschland/Bayern 2014-2020
Projekttziele: Verbreiterung und Verbesserung der grenzüberschreitenden F&E&I-Kapazitäten
Spezifisches Ziel: Auf- und Ausbau gemeinsamer, grenzüberschreitender Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationskapazitäten im Hochschulsektor und bei Kompetenzzentren
Projektbeschreibung: Die FH OOE (Wels) und die HAW Landshut-TZE bündeln ihre Kompetenzen in der Energiespeicherung. Geplant sind der Auf- und Ausbau der Ressourcen zur "grenzenlosen" Zusammenarbeit in Grundlagenforschung wie angewandter Forschung und Lehre im Bereich Energiespeicherung und im Bereich der Schutztechnik für Gleichstromsysteme.
Ein innovationsfreundliches Forschungsumfeld wird in der Grenzregion aufgebaut. Die Partner erarbeiten ein gemeinsames Konzept für Forschung und Lehre zur Nutzung der Ressourcen am TZE im Bereich der Batterietechnologie und der Netzintegration.
Das TZE wird dazu im Schwerpunkt als Demonstrations- und Forschungseinrichtung zur Entwicklung, Prüfung und Einbindung von Speichertechnik in bestehende Netzte ausgebaut. Der Forschungsschwerpunkt im Bereich Batteriesysteme wird um Teilautomatisierung von Fertigungstechnologie ergänzt.
Die Infrastruktur in Wels wird um Hochspannungs- und Hochstromprüfmöglichkeiten ergänzt. Mit diesen Einrichtungen können die Konstruktionsgrundlagen für elektrische Speichersysteme, die dafür notwendige Schutztechnik, sowie Grundlagen für effiziente Prüfmethoden zur Qualitätssicherung in der Fertigung von Speichern geschaffen werden.
In der Lehre arbeiten die beiden Hochschulen bei der Entwicklung und der Durchführung von Seminaren im Bereich Batterietechnologie, Netzintegration und (Gleichstrom-)schutztechnik für Speichersysteme sowie Aspekten der Qualitätssicherung in der Fertigung zusammen. Die bestehenden Kapazitäten für die Durchführung von Seminaren und Praktika am TZE und an der FH OOE entsprechen erweitert, um den Kursgrößen beider Hochschulen gerecht zu werden.
Ein Projekt gefördert aus den Mitteln des ESI-Fonds 2014-2020
Eine Zusammenarbeit im Rahmen von INTERREG V-A Österreich-Deutschland/Bayern 2014-2020
Lithium-Ionen-Batterien: SurfaLIB (abgeschlossen)
SurfaLIB - Verbesserte Lithium-Ionen-Batterien durch Modifikation der Elektrodenoberflächen (Surface modifications for improved Lithium-Ion-Batteries)
Allgemeine Informationen zum Projekt:
Projektlaufzeit: 01.10.2016 - 30.09.2019
Verbundkoordinator: Plasmatreat GmbH, Dr. Alexander Knospe
Akademische Partner: Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften, TU München (TUM-iwb)
Lehrstuhl für Technische Elektrochemie, TU München (TUM-TEC)
Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Bremen (IFAM)
Technologiezentrum Energie, HAW Landshut
Industriepartner: Plasmatreat GmbH, Steinhagen
Schlenk Metallfolien GmbH & Co.KG, Roth
ARGES GmbH, Wackersdorf
BMW Group, München
Bercomal SPA, Mailand
Projektträger: Projektträger Jülich
Projektziele: Verbesserung der Leistungsparameter, Senkung der Herstellungskosten von Lithium-Ionen-Batterien durch Oberflächenmodifikation von Substratfolie und Aktivmaterial
Projektbechreibung: Im Projekt SurfaLIB werden Verfahren zur Oberflächenmodifizierung der Substratfolien und der Aktivmaterialschichten untersucht, welche die Verbesserung der Leistungsparameter und die Senkung der Herstellkosten von Lithium-Ionen Batterien zum Ziel haben. Die HAW Landshut bearbeitet einen teilautomatisierten Herstellungsprozess von Lithium-Ionen Zellen und kann diesen vollständig im Labormaßstab abbilden. Die Ansatzgrößen bei der Elektrodenherstellung liegen im niedrigen Kilogrammmaßstab und ermöglichen eine kontinuierliche Beschichtung der Ableiterfolien bis zu ca. 30 Metern. Innerhalb des Projekts SurfaLIB nimmt die HAW eine wichtige Schnittstellenfunktion bei der Beschichtung von Kollektorfolien ein. Ein wesentliches Ziel in SurfaLIB ist die Herstellung von Dickschichtelektroden auf modifizierten Kollektorfolien.
Elektromobilität: COATEMO (abgeschlossen)
COATEMO - Coating-Prozesse für die Veredelung von Natur-Graphit für die E-Mobilität
Im Rahmen dieses Projektes sollen die Grundlagen und Möglichkeiten der Veredelung von Naturgraphiten als Speichermaterialien für Lithium-Ionen-Batterien in Hinblick auf die Elektromobilität erforscht werden.
Projektlaufzeit: Januar 2013 - Dezember 2015
Projektkoordinator: AMG Mining AG
Dr. Robert Feher
Projektpartner: Technologiezentrum Energie
Unterauftragnehmer: ZSW - Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg
Projektfinanzierung: im Rahmen des Programms "Neue Werkstoffe in Bayern"
Projektziele:
Das Projekt besitzt zwei Ziele:
- Die Entwicklung von Coating-Prozessen für die Veredelung von Natur-Graphiten für die Elektromobilität. Graphit Kropfmühl AG will die Wertschöpfung bei der Veredelung von Naturgraphiten zu Anoden-Graphiten selbst betreiben. Die Grundlagen hierfür werden im Projekt untersucht und auf Funktion verifiziert.
- Die Untersuchung und Bewertung von Veredelungsstrategien in Hinblick auf die spätere Verfahrensentwicklung. Es werden folgende Veredelungsmethoden betrachtet:
- Mechanische Behandlung (Verrunden)
- Naßchemische Beschichtung
- CVD-Beschichtung
Elektromobilität: FORELMO (abgeschlossen)
FORELMO – Bayerischer Forschungsverbund für Elektromobilität
Der elektrische Antriebsstrang von morgen – effizient, sicher, wirtschaftlich
In diesem Teilprojekt werden verbesserte Lithium-Ionen-Zellen mit dem Kathodenmaterial Lithiumeisenphosphat für die Elektromobilität entwickelt. Dafür wird die Prozesssicherheit und Belastbarkeit des Kathodenpulvers erhöht. Weitere Arbeitspunkte sind die Entwicklung von Rezepturen für den Elektrodenguss sowie von raschen und effektiven Elektrodenbefüllprozessen. Elektronische und ionische Leitfähigkeit in der Zelle werden optimiert. Die Qualifizierung für die Elektromobilität findet in Halb- und großen Vollzellen statt.
Projektlaufzeit: Januar 2013 - Dezember 2015
Verbundsprecher: Prof. Dr. Lothar Frey, Fraunhofer IISB, Erlangen/Nürnberg
Prof. Dr. Markus Lienkamp, TU München
Geschäftsführer: Dr. Bernd Fischer, Fraunhofer IISB, Erlangen/Nürnberg
Akademische Partner: Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB, Nürnberg/Erlangen
Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik, TU München (TUM-FTM)
Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik, TU München (TUM-EES)
Fakultät Elektrotechnik Feinwerktechnik Informationstechnik, Georg-Simon-Ohm-Hochschule Nürnberg (GSO-EFI)
Technologiezentrum Energie, Hochschule Landshut, Professur für Elektrische Energiespeicher (FHL-EE)
Industriepartner: EPCOS AG, München
FMS Systemtechnik GmbH, Kraiburg am Inn
IAV GmbH, München
Infineon Technologies AG, Neubiberg
LION Smart GmbH, Frieding
Modelon GmbH, Gilching
Clariant AG, Moosburg
TÜV SÜD Battery Testing GmbH, Garching
Wissenschaftlich-technische Begleitung
Bayerischer Cluster Leistungselektronik
Projektfinanzierung: Bayerische Forschungsstiftung
Gesamtprojektziel: Hauptziel des Forschungsverbunds ist ein Innovationsschub für die bayerische Forschung mit dem Ziel der wirtschaftlichen Stärkung der Position und des Arbeitsplatzpotenzials der bayerischen Wirtschaft im globalen Wettbewerb. Damit verbunden sind eine Erhöhung der Sichtbarkeit des Standorts Bayern und eine bessere Ausschöpfung der bayerischen Potentiale durch stärkere Vernetzung aller Partner
Silicium-Elektroden für Hochenergie-Batterien: COATEMO II (abgeschlossen)
Ansprechpartner
Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger
Lehrgebiete
Elektrische Energiespeicher
Chemie
Kontakt
RAUM: TZ 101
TEL: +49 (0)8531 - 914044 11
FAX: +49 (0)8531 - 914044 90
E-MAIL: karl-heinz.pettinger(at)haw-landshut.de