Das Projekt "ProSiSt - Prozesstechnologien für strukturierte Silizium-Schichten als Anoden in Hochenergie-Lithium-Batterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Conti Temic microelectronic GmbH durchgeführt. Die Erhöhung der Reichweite von Elektrofahrzeugen ist eines der großen Ziele der aktuellen Batterieforschung. Durch den begrenzten Bauraum im Fahrzeug wird die elektrische Reichweite maßgeblich durch die volumetrische Energiedichte der Batteriezellen bestimmt. In Lithium-Ionen-Zellen ermöglichen reine Silizium-Anoden (durch Substitution von herkömmlichen Graphit-Anoden) potentiell eine drastische Steigerung der volumetrischen Energiedichte um bis zu 40%. Aktuelle Arbeiten von IWS und FEP zeigen, dass durch ein neues Verfahren strukturierte, nur aus Silizium bestehende Schichten auf Kupferfolien mit hoher Flächenkapazität und Stabilität (größer als3 mAh/cm2, 50 Zyklen) darstellbar werden. Nach jetzigem Kenntnisstand erlaubt dieses Anodenkonzept deutlich höhere Energiedichten als jeder andere bekannte Materialansatz, sofern man von der metallischen Abscheidung von Lithium absieht.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Herstellung der Testleiterplatten und Ökoeffizienzbewertung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Herstellung und Qualifizierung von Leiterplatten mit Core und Prepregs auf der Basis von biobasierten Harzen mit einer Ökoeffizienz -Bewertung. Folgende Arbeitspakete werden bearbeitet: 1. Erstellung der Anforderungsprofile der Laminate. 2. Definition eines Laminierzyklusses. 3. Herstellung von zweilagigen Testleiterplatten. 4. Qualifizierung nach IPC. 5. Ökoeffizienz-Bewertung
Das Projekt "Teilprojekt: Optimierung der Oberflächeneigenschaften von dünnen Kupferwalzfolien für Lithiumionenbatterien unter Einsatz von hoch produktiven R2R Bearbeitungsverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schlenk Metallfolien GmbH & Co. KG durchgeführt. 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-mym-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.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Materialoptimierung biobasierter Epoxidharze" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung durchgeführt. Hauptziel des geplanten Forschungsvorhabens ist es einen Weg aufzuzeigen, der die Herstellung von Leiterplatten auf Basis biobasierter Epoxidharze beschreibt. Teilvorhaben 2 beschäftigt sich mit der Optimierung des dafür erforderlichen Harzsystems. Ausgehend von epoxidierten Pflanzenölen ist durch Additivierung mittels phosphorhaltiger Verbindungen sicher zu stellen, dass das Abbrennverhalten ohne halogenhaltige Substanzen den entsprechenden Anforderungen genügt. Dadurch würde sich ein enormer Vorteil im Bereich der Entsorgung realisieren lassen, da das Material nicht mehr als Sondermüll einem speziellen, teuren Verbrennungsprozess unterworfen werden muss. Die biobasierten Epoxidharze sind durch Kombination mit geeigneten Härtern so zu optimieren, dass deren Anwendungen unter den für Prepregs typischen Bedingungen ausreichend lange Lagerungszeiten erlauben. Glasfasergewebe werden in mehreren Lagen mit diesen biobasierten Epoxidharzen getränkt, mit Kupferfolie Kaschiert, gelagert und anschließend unter Anwendung von Druck und Temperatur zu den entsprechenden Platinen verarbeitet. Alle Materialzwischenstufen sowie die Eigenschaften der Endprodukte sind detailliert zu charakterisieren und aus der Vielzahl an Informationen aussagekräftige Struktur-Eigenschafts-Beziehungen abzuleiten.
Das Projekt "PerForManz - Perforierte Folienableiter und Siliciumanoden für ressourcenschonenden Materialeinsatz in nachhaltiger Zelltechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bender GmbH Maschinenbau- und Streckmetallfabrik durchgeführt. Gemäß dem aktuellen Stand der Fertigungstechnik zur Herstellung von LIBs werden durchweg undurchlässige Ableiterfolien aus Kupfer und Aluminium verwendet. Durch Einsatz mikroperforierter Folien sollen gegenüber diesen eine Reihe von Vorteilen erzielt werden: Die Menge der kritischen bzw. energieintensiven Rohstoffe Kupfer und Aluminium sowie das Flächengewicht werden bei gleicher Folienstärke durch die Mikroperforierung signifikant reduziert, ohne dass die Prozessierbarkeit leidet. Die Einsparung trägt den Fragen der zunehmenden Ressourcenverknappung Rechnung und verringert gleichzeitig die Materialkosten der Zelle. Das verringerte Flächengewicht der Mikroperforate erhöht die spezifische Energie der Elektroden signifikant gegenüber geschlossenen Folien, ohne dass die Beschichtungsdicke gesteigert werden muss: Dieser Ansatz bietet ein vorteilhaftes Alternativkonzept zum Ansatz ultradicker Elektroden, welche durch die langen Transportwege in ihrer Elektrodenkinetik und Schnellladefähigkeit limitiert sind. Schneller Stoff-/Elektrolytausgleich ist durch die Querdurchlässigkeit über das gesamte Elektrodenvolumen möglich und nicht nur auf eine Folienseite begrenzt. Lokale, durch limitierten Stofftransport bedingte Alterungserscheinungen, werden reduziert. Durch die Querdurchlässigkeit der Elektroden ist Zugang des Elektrolyten in den Stapel/Wickel aus allen drei Raumrichtungen möglich und eine schnellere und gleichmäßigere Elektrolytbenetzung im Vergleich zu geschlossenen Folien zu erwarten. Dieses bedeutet Zeit- und Kosteneinsparung bei dem kritischen Fertigungsschritt Elektrolytbefüllung.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Extrusionstechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Reifenhäuser Cast Sheet Coating GmbH & Co. KG durchgeführt. Das übergeordnete Ziel der Qualifizierungsphase besteht darin, den in der Vorbereitungsphase entwickelten HTT-Schaumextrudate im Hinblick auf eine spätere großtechnische Umsetzung in Erfolg versprechenden Anwendungsbereichen (siehe Mantelantrag) zu qualifizieren. Reifenhäuser verfolgt deshalb in der Qualifizierungsphase die Zielstellung, ausgehend von dem Anforderungsprofil des Marktes den Extrusionsprozess zu optimieren. Neben verfahrenstechnischen und produktseitigen Optimierungsarbeiten sind mit der Konzeptionierung und Qualifizierung einer 'online'-Metallisierung aber auch grundlegende Neuentwicklungen geplant. In enger Abstimmung mit der Universität Bayreuth übernimmt Reifenhäuser in diesem Kontext den maschinentechnischen Part des Qualifizierungsprozesses. Dazu werden Reifenhäuser-Verfahrenstechniker an der Anlage in Bayreuth mitarbeiten. Die Entwicklung lässt sich in folgende Kapitel gliedern: 1. Optimierung der mechanischen Eigenschaften, 2. Direktkaschierung mit Kupferfolie, 3. Allgemeine Optimierung der Extrusionsanlage. Siehe hierzu die gemeinsame Vorhabens- und Ergebnisbeschreibung, die bereits vom Öko-Institut / Freiburg eingereicht wurde.
Das Projekt "Magnesiumsulfidakku zur Elektroenergiespeicherung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung eines stationären Akkumulators mit hoher Speicherdichte, aus preiswerten und ausreichend verfügbaren Materialien sowie eine lange Lebensdauer. Wir schlagen die Entwicklung eines neuartigen Akkus vor, der auf der Oxidation bzw. Reduktion eines zweiwertigen Ions beruht und somit eine höhere Speicherdichte erwarten lässt als Lithium-Ionen-Akkus. In diesem Akku werden eine mit Magnesium (Mg) beladene Kathode sowie eine mit Kupfer beladene Anode eingesetzt, wobei ein zweiwertiges Sulfid-Ion (S2-) den Ladungstransfer im Elektrolyten sicherstellt. Da zweiwertige Sulfidionen in schwachpolaren Lösungsmitteln schlecht löslich sind, soll die Löslichkeit mit Hilfe substituierter Imidazolium- oder Phosphoniumkationen erreicht werden. Um eine möglichst hohe Kapazität zu erreichen, sollen als Ausgangsmaterial für die Elektroden Aktivkohleschichten auf Metallfolien verwendet werden, deren Oberflächen dann mit Magnesium (Mg) bzw. Kupfer (Cu) beschichtet werden. AP1 Herstellung von Kohleelektroden auf Kupferfolie mit angepassten Porositäten - AP3 Präparation von Kupferanoden durch die Belegung der Kohleelektroden mit Kupfer - AP5 Fertigung von Testzellen bestehend aus Kupferanode, Separator, Elektrolyt und Magnesiumkathode, sowie deren elektrische Charakterisierung - AP6 Physikalisch-Chemische Analyse der Komponenten - AP7 Fertigung eines Magnesiumsulfidakku Labormuster
Das Projekt "Teilvorhaben: Kunststoffvariante" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Grundig Fernseh-Video-Produkte und Systeme durchgeführt. In dem Vorhaben soll eine Variante eines TV-Geraetes unter weitestgehender Verwendung thermoplastischer Kunststoffe entwickelt werden. Die Variante ist unter Gesichtspunkten einer optimalen stofflichen Verwertbarkeit konzipiert, d.h. einfache Separierbarkeit und Verwendung weniger, leicht auf hohem Niveau wiederverwertbarer Thermoplasten, auch fuer das Chassis. Das Chassis wird in MID-Technik realisiert unter Einsatz derselben Kunststoffsorten wie fuer das Gehaeuse fuer die Bereiche Signalverarbeitung und Bedienteil. Das Bedienteil wird in Zweikomponenten-Spritzguss entwickelt, wobei die eine Komponente metallisierbar ist. Auf dieser wird die Schaltung galvanisch aufgebaut. In das Spritzgussteil werden alle mechanischen Bedienfunktionen integriert (Bedienelemente, Montagehilfen, Stecker,...). Beim Signalteil werden ebenfalls alle mechanischen Funktionen in das Spritzgussteil integriert, jedoch so, dass eine ebene Prozessflaeche entsteht. Darauf wird die Schaltung aufgebaut, alternativ durch Kaschierung mit Kupferfolie und klassischem Print&Etch-Verfahren, durch Siebdruck von leitfaehigen Pasten oder durch Hinterspritzen des Leiterbildes. Die Bestueckung erfolgt ausschliesslich in SMD-Technik, die elektrische Verbindung durch Leitkleben. Fuer diese Teile wird eine oekologisch und wirtschaftlich optimierte Recyclingtechnik entwickelt.
Das Projekt "Entwicklung von Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung integrierter Leiterzuege mittels Heisspraegen von spezieller Kupferfolie auf beliebige Thermoplaste" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GEFE Gesellschaft für Elektro-Feintechnik durchgeführt. Die uebliche galvanotechnische Herstellung von Leiterplatten enthaelt umweltproblematische Verfahrensschritte; sie ist sehr materialaufwendig und erfordert hohe Investitionen. Das in den Grundlagen gemeinsam mit der Fraunhofer-Gesellschaft entwickelte Verfahren des Aufbringens von Leiterzuegen mittels Heisspraegen enthaelt ausser dem galvanischen Herstellen einer speziellen Kupferfolie - ein additives Verfahren - keinerlei weitere nasse Arbeitsschritte. Das F+E-Vorhaben zielt darauf ab, das Laborverfahren zur industriellen Anwendbarkeit weiterzuentwickeln einschliesslich der erforderlichen Anlagenkomponenten, die im Technikumzuschnitt herzustellen und zu erproben sind. Die Uebertragung der Leiterzuege soll auf beliebig geformte Traeger erfolgen koennen.
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