TUMint Energy Research

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Festkörperbatterien - Speichertechnologie der Zukunft

Die Festkörperbatterieforschung hat in den letzten Jahren enorme Fortschritte insbesondere bei mobilen Anwendungen erzielt. Neuartige Festkörperbatterien versprechen nicht nur eine höhere Energiedichte und längere Lebensdauer, sondern auch eine verbesserte Sicherheit und Umweltverträglichkeit im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien. Damit können sie bei der Elektromobilität eine Schlüsselrolle spielen.

Allerdings gibt es auch noch einige Herausforderungen, wie zum Beispiel die Suche nach leistungsfähigen und kosteneffizienten Materialien, der Einfluss der Grenzflächeneffekte oder die Prozessierbarkeit und Skaleneffekte in der Batterieproduktion. An diesen Fragen setzt unser Forschungsnetzwerk an: Unsere Analyse umfasst die gesamte Prozesskette, von innovativen Materialkonzepten, über das Batteriedesign bis hin zu Produktionsverfahren auf eigens konzipierten Pilotanlagen vor Ort am Forschungscampus Garching.  

Material

Im Forschungsbereich Material beschäftigen wir uns mit der Materialsynthese und dem Hochskalieren von Syntheseverfahren. Wir forschen an der Entwicklung neuartiger ionenleitender Materialien, bis hin zum gezielten Design von neuen Materialsystemen, etwa durch Herstellung von Hybridmaterialien via Elektrospinning. Ganz bewusst beschränken wir uns nicht auf eine Materialklasse, sondern forschen über verschiedene Materialklassen hinweg.

Laborzelle und Diagnostik

Im Forschungsbereich Laborzelle und Diagnostik stehen neben der Entwicklung von Analysemethoden für Batteriezellen die Herstellung von sulfidischen Elektrolyt-Schichten im Labormaßstab und die Hochskalierung der Prozesse im Fokus. Dabei entwickeln und optimieren wir speziell angepasste Hardware, um das Zell-Design auf ihre physikalischen und elektrochemischen Eigenschaften zu untersuchen. Mittlerweile können wir auf ein breites Spektrum an Analysemethoden und eine umfassende Expertise unseres Analytik-Teams zurückgreifen.

Produktion

Im Forschungsbereich Produktion übertragen wir die im Labor gewonnenen Erkenntnisse zur Herstellung der sulfidischen Elektrolyt-Schichten auf großformatige Produktionsprozesse. Unsere Forscher haben dazu alle Prozessschritte durchlaufen und die Materialien auf ihre Eignung für Rolle-zu-Rolle-Prozesse überprüft und qualifiziert. Gemeinsam mit Anlagenherstellern wurden Prototypen-Anlagen zum Beschichten und Verdichten der Komponenten entwickelt und am Campus Garching errichtet.

Simulations-Cluster

Im Forschungsbereich Simulation widmen wir uns der Entwicklung neuartiger Simulationsmodelle. Ziel ist es zuverlässige Vorhersagen des Zellverhaltens für neuartige Materialkombinationen oder Zellkonzepte zu ermöglichen. Dadurch wollen wir die Vorgänge in einer Festkörperzelle besser verstehen und die Performance der künftigen neuartigen Batterien gezielt verbessern.

Material

Lehrstühle

Lehrstuhl für Anorganische Chemie mit Schwerpunkt Neue Materialien

Prof. Dr. Thomas Fässler
TUM

Professur für Synthese und Charakterisierung innovativer Materialien

Prof. Dr. Tom Nilges
TUM

Wacker-Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie

Prof. Dr. Bernhard Rieger
TUM

Lehrstuhl für Elektrochemische Materialien (ECM)

Prof. Dr. Jennifer Rupp FRSC
TUM

Unsere Forschungsschwerpunkte

Synthese und Skalierung von neuartigen Li-Ionen-Leitern

Jingwen Jiang
TUMint.Energy Research

Synthese und Skalierung neuartiger Lithium-Ionenleitenden-Materialien

Samuel Merk
TUMint.Energy Research

Elektrospinnen von Ionenleitern für ASSBs

Elisabeth Springl
TUMint.Energy Research

tbd

Daniel Weindl
TUMint.Energy Research

Polyvinylphosphonhaltige Festkörperelektrolyte - eine Weiterentwicklung PEO basierter Systeme

Philipp Pfändner
TUMint.Energy Research

Synthese eines Einzelionenleitenden Polymerelektrolyten (SICPE)

Marina Wittig
TUMint.Energy Research

Materialauswahl und Design von Festkörperbatterien

Hana Gobena
TUMint.Energy Research

Entwicklung von Lithium-Granat und Fortschritte bei der Verwendung in Festkörperbatterien der nächsten Generation

Jesse Hinricher
MIT / Externer Wissenschaftler

Laborzelle & Diagnostik

Lehrstühle

Lehrstuhl für Technische Elektrochemie

Prof. Dr. Hubert Gasteiger
TUM

Lehrstuhl für Elektrochemische Materialien (ECM)

Prof. Dr. Jennifer Rupp FRSC
TUM

Unsere Forschungsschwerpunkte

Impedanz- und Gasungdiagnostik für Festkörperelektrolytbatterien

Moritz Bohn
TUMint.Energy Research

Industrialisierbarkeit von Festkörperbatterien

Robin Schuster
TUM / Externer Wissenschaftler

Einführung von Hybridkathoden, um Hochvoltkathodenmaterialien und den Betrieb von Festkörperbatterien bei niedrigem Druck zu ermöglichen

Marvin Mühlau
TUMint.Energy Research

Herstellung und Charakterisierung von Anodenelektroden für Lithium-Ionen-Festkörperbatterien (Lithiummetall, lithiumfreies, mikrokristallines Silizium und andere Lithiumlegierungen)

Gioele Conforto
TUMint.Energy Research

Entwicklung von Methoden des Maschinellen Lernens für die Synthese von neuen Materialien

Thorben Prein
TUMint.Energy Research

Elektronenmikroskopie und erweiterte Diagnostik

Lehrstühle

Lehrstuhl für Elektronenmikroskopie mit Schwerpunkt Energiematerialien

Prof. Dr. Marc-Georg Willinger
TUM

Unsere Forschungsschwerpunkte

Materialcharakterisierung mit Elektronenmikroskopie

Dr. Cheng Sun
TUMint.Energy Research

Produktion

Lehrstühle

iwb - Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften;

Lehrstuhl für Produktionstechnik und Energiespeichersysteme

Prof. Dr. Rüdiger Daub
TUM

Unsere Forschungsschwerpunkte

Beschichtungsprozess in der Sulfid-basierten Festkörperbatterieproduktion

Elena Jaimez-Farnham
TUMint.Energy Research

Produktionstechnik, Zelldesign und Zellassemblierung für Festkörperbatterien

Lovis Wach
TUMint.Energy Research

Simulations-Cluster

Lehrstühle

Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik

Prof. Dr. Andreas Jossen
TUM

Lehrstuhl für Numerische Mechanik

Prof. Dr. Wolfgang Wall
TUM

Professur für Physik der Energiewandlung und -speicherung

Prof. Dr. Aliaksandr Bandarenka
TUM

Unsere Forschungsschwerpunkte

Physikochemische und thermische Simulation von Festkörperbatterien

Maximilian Scheller
TUMint.Energy Research

Entwicklung neuartiger Modelle von Festkörperbatterien auf Kontinuumsebene

Stephan Sinzig
TUMint.Energy Research

Modellierung der Elementarreaktionen in Festkörperbatterien

N.N.
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