Eine Pouch Zelle im Zentrum für Brennstoffzellentechnik.
© Zentrum für Brennstoffzellentechnik
Steckbrief
Förderkennzeichen:EM 1024
Konsortialführer:ZBT GmbH
Fördergeber:Land NRW, EFRE
Projekttäger:ETN
Wettbewerb, Förderaufruf:ElektroMobil.NRW 2009
Laufzeit:Juni 2011 – Dezember 2012
Fördersumme:2 Mio. EUR

Pouch-Zelle - Entwicklung von Lithium-Ionen-Zellen für kleine NutzfahrzeugeE

Kleine Nutzfahrzeuge gewinnen immer stärker an Bedeutung. Der Einsatz elektrisch angetriebener Fahrzeuge ist nicht nur auf Grund der aktuellen CO2-Problematik sondern auch hinsichtlich der lokalen Emissionsfreiheit mit großen Vorteilen verbunden. Batteriekonzepte, die eine hohe Leistungsdichte bei gleichzeitig hoher Kapazität aufweisen, stehen für Fahrzeuge derzeit jedoch noch nicht zur Verfügung. Die Problematik langer Ladezeiten ist ebenfalls nicht gelöst. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von sog. Pouch-Zellen auf Basis der Lithium-Ionen-Technologie, die für den Einsatz in Batterien für die Kleintraktion optimiert sind. Bei Pouch-Zellen befinden sich die aktiven Komponenten in einer Zellhülle, bestehend aus einer Kunststoff-Aluminium-Verbundfolie, deren Seiten thermisch miteinander verschweißt werden. Über das im Beutel herrschende Vakuum werden die positiven und negativen Elektroden der Zelle mit den dazwischen liegenden Separatoren verpresst.

Vorteile dieser Zellen sind ihr geringes Gewicht, die geringe Dicke der Verbundfolie sowie die große Oberfläche für die Wärmeableitung. Die Folien haben jedoch den Nachteil, dass Elektrolyt an den Siegelnähten aus dem Beutel diffundieren und sowohl Wasser als auch Sauerstoff aus der Umgebungsatmosphäre in das Zellinnere hinein gelangen können. Dabei sind insbesondere die Durchführungen der Stromableiter, sowie die zum Einsatz kommenden Materialien für die Zellenhülle als mögliche Fehlerursachen zu nennen.

Im Projekt werden daher zum einen Materialien und Fertigungsparameter für die Beutelherstellung variiert. Die gewonnenen Erkenntnisse dienen der Optimierung der Materialauswahl und der Herstellungsparameter für die Fertigung der Zellbeutel.

Weiterhin sollen für Anode und Kathode neue Materialzusammensetzungen zur Erhöhung der Energiedichte und Schnellladefähigkeit entwickelt werden. Dazu erfolgt die Herstellung von Modellelektroden auf Basis intermetallischer Verbindungen durch ein Magnetron-Sputterverfahren, und anschließender elektrochemischer und physikalischer Charakterisierung. Durch konsequente Anwendung innovativer Dünnschichtgeometrien soll eine Erhöhung der Flächenleistungsdichte erreicht werden, um die Anforderungen für Traktionsbatterien besser erfüllen zu können. In einem darauffolgenden Schritt wird versucht, die neuen Materialien zur Herstellung größerer Elektroden einzusetzen und mit diesen entsprechende Pouch-Zellen als Versuchsmuster herzustellen.

Projektpartner

ZBT GmbH (Konsortialführer)
HOPPECKE Batterien GmbH & Co.KG
Westfälische Wilhelms-Universität Münster - MEET Batterieforschungszentrum

Schlagworte

Batterie: Materialentwicklung und ZelltechnologieBatterie: Prozesstechnologie und MassenfertigungBatterietechnikEFRELand NRW