Das Projekt "Silicon Graphite goes Industry" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von M. Braun Inertgas-Systeme GmbH durchgeführt. Silizium-Kohlenstoff (Si/C)-Komposite als Aktivmaterial von Lithium-Ionen Batterien besitzen großes Potential zur Steigerung derer Energiedichte, jedoch ist die Zyklenstabilität bisher ungenügend. Durch die Gestaltung neuer Si/C-Aktivmaterialien, der Entwicklung maßgeschneiderter Produktionsverfahren und der Bildung von Ex-Situ SEI Schichten soll im Projekt vor allem die Lebensdauer maßgeblich verbessert, aber auch die Leistungs- und Energiedichte siliziumhaltiger Zellen gesteigert werden. Mit einer automatisierten Assemblierung und elektrochemischen Charakterisierung der Testzellen sollen material-, prozess- und fertigungsbedingte Eigenschaften ganzheitlich betrachtet werden. M. Braun entwickelt für dieses Vorhaben die dazu benötigte Inertgas-Ausrüstung. Diese beinhaltet neben der gasdichten Einhausiung mit Handschuh-Eingriffen auch die notwendige Gasreinigungsanlage sowie einen Trockenofen, der gleichzeitig als Schleuse zwischen der Umgebung und der Inertgas-Glovebox dienen kann. Ein Roboter muss ebenfalls in der Box integriert werden. Der Schwerpunkt der M. Braun Aktivitäten in diesem Vorhaben liegt in der Entwicklung eines Inertgas-Glovebox, die sowohl über eine Ofenschleuse verfügt, als auch einen Miniatur-Roboter zur Zell-Assemblierung enthalten kann. Bei der Integration des Roboters ist in enger Abstimmung mit dem Roboterhersteller als auch mit den Prozessverantwortlichen vorzugehen, um die beste Lösung erzielen zu können. Montierbarkeit, Zugänglichkeit für Wartungsmaßnahmen, Sicherheitsanforderungen und weitere Rahmenbedingungen müssen dabei berücksichtigt werden. Nach dem konstruktiven Teil wird die Anlage zunächst im Werk in Garching aufgebaut und getestet, danach wird sie zum Endkunden transportiert und mit M. Braun-Personal vor Ort beim Kunden aufgebaut und in Betrieb genommen. Mögliche Korrekturen und Anpassungen können in einer durch den M. Braun-Service begleiteten Anlauf-Phase noch vorgenommen werden.
Das Projekt "Silicon Graphite goes Industry" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Volkswagen AG durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von Silicium-Anodenmaterial mit hoher theoretische Kapazität und hoher Zyklensatbilität. Zur Erreichung hoher Zyklenstabilität werden Si/C-Kompositelektroden mit einer gezielten Partikelgrößenverteilung untersucht und die Bildung einer künstlichen SEI (Solid Electrolyte Interface), durch spezielle elektrochemischen Oberflächenbehandlung, untersucht. Des Weiteren werden Prählithiierungsmethoden zur Einbringung von Lithium in das Anodenmaterial getestet. Im Projekt SiGgi werden folgende Ansätze zur Steigerung der Effizienz von Siliciumanoden und deren Skalierbarkeit untersucht: 1) Erzeugung von ultrafeinem Silicium für die Herstellung von Si/C Kompositmaterialien: - Entwicklung von Mahlkugeln zur Herstellung von ultrafeinen Siliziumpartikeln in Kugelmühlen - materialschonende Zerkleinerung des Ausgangsmaterials - Modifikation des Si-Aktivmaterials (Core-Shell Strukturen) - Erzeugung von hochporösen Kohlenstoffhosts für die Si-Einlagerung 2) Entwicklung eines Prozesses zur Erzeugung einer künstlichen SEI und eines Silicium Pre-Lithiierung Prozesses: - Verfahren zur SEI-Oberflächenkonditionierung - Konfektionierungsprozesse zur Weiterverarbeitung der hergestellten Elektroden 3) Steigerung der Meßgenauigkeit bei der Elektrodencharakterisierung 4) Untersuchung Prozeß-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen Volkswagen wird an den folgenden Themen arbeiten: - Oberflächenbehandlung von Anoden zur Bildung einer künstlichen, stabileren SEI-Schicht - Pre-Lithiierung der Siliciumanode - Physikalische und elektrochemische Charakterisierung von nicht pre-lithiierten Si/C-Elektroden (AS 2.4-2.5) - Herstellung von Versuchszellen und deren Vermessung (AS 3.1 und 3.4) - Physikalische und elektrochemische Charakterisierung von pre-lithiierten Si/C-Elektroden mit anschließender Post-Mortem Analyse (AS 3.2-3.3) - Prüfung und Bewertung des erzielbaren Potentials und der Einflüsse auf die Materialentwicklung (AS 5.1 und 5.3).