Materialforschung

Barbara Schick,

Raman-Mikroskop für die Batterieforschung

Am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) Baden-Württemberg soll ein Raman-Mikroskop von Witec für Untersuchungen von Materialien in der Batterieforschung zum Einsatz kommen. Das System, das bereits an das ZSW geliefert wurde, wird in der Pilotanlage „Powder-Up!“ in Ulm zum Einsatz kommen. In dem neuen Technikum werden Kathodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien hergestellt und die Skalierbarkeit der Herstellungsprozesse untersucht.

Florian Klein (links) und Leon Gläser (rechts) vom ZSW in Ulm gemeinsam mit WITec Applikationswissenschaftlerin Dr. Ievgeniia Iermak (Mitte) bei der Inbetriebnahme des neuen Raman-Mikroskops. © WITec

Lithium-Ionen-Batterien sind die wichtigste Grundlagentechnologie für den derzeitigen Wandel hin zur Elektromobilität und ihre Performance wird fast ausschließlich von den verbauten Materialien bestimmt. Das ZSW gehört zu den Vorreitern bei der Entwicklung innovativer Energiespeicher und errichtet in den nächsten zwölf Monaten einen Neubau für die Pilotanlage „Powder-Up!“. Die neue Anlage wird sich auf die Verbesserung der nächsten Generation von Elektrodenmaterialien und die Skalierung ihrer Herstellungsprozesse konzentrieren und damit weitreichende Auswirkungen auf die Leistungsmerkmale der Batterien, den Ressourcenverbrauch und die Stückkosten haben.

„Die Raman-Mikroskopie entwickelt sich zu einer Standardmethode in der angewandten Batterieforschung“, beobachtet Dr. Margret Wohlfahrt-Mehrens, Leiterin des Fachgebiets Akkumulatoren Materialforschung am ZSW in Ulm. „Sie liefert schnell detaillierte Informationen darüber, wie verschiedene Elektrodenzusammensetzungen funktionieren und wie sie durch wiederholte Lade-/Entladezyklen altern."

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Das Unternehmen Witec gewann die europaweite öffentliche Ausschreibung aufgrund der hohen chemischen Empfindlichkeit, räumlichen Auflösung und Messgeschwindigkeit ihrer Raman-Imaging-Systeme. Das Raman-Mikroskop alpha300 R bietet weitere Vorteile: sein modularer Aufbau macht die Integration zusätzlicher Hardware, wie z. B. elektrochemischer Zellen, möglich und der hohe Probendurchsatz ermöglicht die Aufnahme industriell relevanter Datenmengen.

Der Hauptsitz von Witec und die Einrichtungen des ZSW befinden sich auf demselben Hügel oberhalb von Ulm, was die Innovationskraft Baden-Württembergs widerspiegelt. "Es unterstreicht, dass diese Region eine zentrale Rolle bei der Unterstützung der grünen Revolution in Deutschland spielt", sagt WITec Marketing-Direktor Harald Fischer. "Wir haben das Mikroskop hier entworfen und gebaut, und es dann in der unmittelbaren Nachbarschaft ausgeliefert, wo es die Entwicklung einer der wichtigsten Technologien unserer Zeit vorantreiben wird.“

Die vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Pilotanlage „Powder-Up!“ ist die erste ihrer Art in Europa. In der neuen Anlage können Materialchargen bis zu 100 Kilogramm hergestellt werden. Solche Mengen sind erforderlich, um große Batteriezellen für Elektroautos oder stationäre Speicher herstellen zu können. Im Fokus des Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) steht die angewandte Forschung auf den Gebieten Photovoltaik, regenerative Kraftstoffe, Batterietechnik und Brennstoffzellen sowie Energiesystemanalyse. An den drei ZSW-Standorten Stuttgart, Ulm und Widderstall sind derzeit rund 330 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker beschäftigt. Hinzu kommen 100 wissenschaftliche und studentische Hilfskräfte. Das ZSW ist Mitglied der Innovationsallianz Baden-Württemberg (innBW), einem Zusammenschluss von 12 außeruniversitären, wirtschaftsnahen Forschungsinstituten.

Quelle: WITec

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