Das Projekt "Entwicklung und Charakterisierung von Festelektrolyt- und Elektrodenmaterialien für elektrochemische Energiespeicher (R2RBattery-KSI)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik Meinsberg e.V. durchgeführt. Gesamtziel des Verbundvorhabens R2RBattery ist die Entwicklung eines Konzepts und innovativer Materialien für wiederaufladbare Multivalent-Ion-Festkörperbatterien auf Aluminium-Basis. Durch die Verwendung eines Al-Festkörperelektrolyten in einem Akkumulator sollen dessen Lebensdauer erheblich gesteigert und sein sicherer Betrieb gewährleistet werden. Für die Fertigung soll das für eine großflächige Produktion besonders geeignete Rolle-zu-Rolle-Prinzip (R2R) angewendet werden. Ziele des Teilprojektes des KSI sind die Entwicklung und Erprobung oxidischer Materialsysteme für aluminiumionenleitende Festelektrolyte und Elektroden zur Interkalation von Aluminiumionen sowie die Aufklärung von Phänomenen, die an festen Leitern für multivalente Ionen bei der Applikation in elektrochemischen Energiespeichern auftreten. Das Vorhaben wird am KSI in Kooperation mit der TU Bergakademie Freiberg, dem Fraunhofer-Institut FEP und der Schoeller Technocell GmbH bearbeitet. Schwerpunkte des Arbeitsplans des KSI sind: Synthese und Charakterisierung der verschiedenen Festelektrolytmaterialien mittels elektrochemischer, physikalischer und optischer Methoden, Entwicklung von Siebdruckpasten und Optimierung der Dickschichttechnologie zur Herstellung der Zellsysteme sowie deren elektrochemische Charakterisierung. Außerdem werden Möglichkeiten zur Abscheidung dünner Schichten mittels Pulsed Laser Deposition (PLD) geprüft.
Das Projekt "Teilvorhaben: Grundlegende Erforschung von rheologischen Spezifikationen für Siebdruckpasten und eines alternativen Pastenkonzepts für Feinliniendruck" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik, Bereich Angewandte Mechanik (AME) durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens AdmMo ist die Entwicklung eines ertragsstarken, multikristallinen Qualitätsmoduls für niedrigste Stromgestehungskosten, ein wichtiger Schritt hierbei ist die Reduktion der Frontkontakt-Linienbreite und des Silberverbrauchs. Dieses Teilvorhaben konzentriert sich zum einen auf die grundlegende, rheologische Charakterisierung von Siebdruckpasten nach konventioneller Formulierung und zum zweiten auf die Entwicklung eines alternativen Formulierungskonzeptes. Es werden die für die Erzielung feinster Linien erforderlichen rheologischen Spezifikationen erarbeitet. Abhängig von der Zusammensetzung der Siebdruckpasten können die Fließeigenschaften signifikant variieren und die resultierenden Geometrien der Frontkontakte und somit auch die Leistungskennwerte der Zelle starke Unterschiede aufzeigen. Rheologische Kenngrößen für einen stabilen Druckprozess mit den gewünschten Produkteigenschaften sind zu ermitteln und die Pastenrezeptur ist entsprechend anzupassen. Die Weiterentwicklung der Siebdrucktechnologie wird durch das gerätetechnische Setup und durch die Prozessierbarkeit der Silberpasten bestimmt. Feinmaschige Siebe, wie sie für den Feinliniendruck benötigt werden, bedeuten bei gleichem Durchsatz eine deutlich höhere Scherbelastung der Pasten. Dabei können Agglomerate zu einer Blockade der feinen Maschen führen und den kontinuierlichen Prozess stören. Solche Inhomogenitäten sollen detektiert und die Langzeit-Stabilität simuliert werden.