Batteriefolie mit Kohlenstoff-Kontaktschicht

Batteriefolie mit Kohlenstoff-Kontaktschicht

Energiewandel, neue Konzepte der Energiegewinnung oder die Elektromobilität sind aktuell Themen, die von hoher gesellschaftlicher Relevanz sind. In diesem Zusammenhang wird auch die Frage nach effektiven Speichertechnologien für elektrische Energie immer öfter gestellt. Das Anwendungszentrum für Plasma und Photonik des Fraunhofer IST arbeitet deshalb innerhalb des Projekts »Batteriefolie mit Kohlenstoff-Kontaktschicht« an einer Verbesserung von Lithium-Ionen-Batterien.

Neue Energiespeicherkonzepte für Elektromobilität

Mit aktuellen Beschlüssen zur verstärkten Nutzung regenerativer Energiequellen und dem Ziel, Energiegewinnung möglichst dezentral zu gestalten, erhalten Konzepte zur häuslichen Stromgewinnung mittels Solaranlagen eine hohe Attraktivität. Als Speichertechnologie für die gewonnene Energie werden Lithium-Ionen-Batterien (LIB) favorisiert. Auch im Bereich der mobilen Anwendungen sind LIB im Begriff, den Markt zu durchdringen. Deutsche Hersteller spielen bei Speicherzellen für Hybridfahrzeuge bislang eine untergeordnete Rolle, obwohl bis zum Jahr 2020 ein deutscher Leitmarkt für Elektromobilität geschaffen werden soll. Gemäß dieser Maßgabe soll das Projekt einen Beitrag zur Verbesserung von LIB leisten.

Plasmabeschichtete Stromsammler für verbesserte Lithium-Ionen-Zellen

Der Fokus der Projektaktivitäten des Anwendungszentrums liegt bisher auf den Bereichen Laserstrukturierung, Dünnschicht­design und auf der Charakterisierung der elektrischen Merkmale von Aluminiumfolien. Die Folie wird als Träger von Kathoden- und Anodenschichten eingesetzt und fungiert als Stromsammler in Batterien. Schwerpunkte der Entwicklungsarbeit sind kohlenstoffbasierte Funktionsschichten sowie dünne Kupferschichten auf Aluminium. Diese Modifikationen der Aluminiumoberflächen bewirken, dass Kontaktwiderstände im Elektrodenverbund minimiert und dadurch die Qualität und die Leistungsmerkmale von LIB maximiert werden. Einen wichtigen Aspekt stellt hierbei die Etablierung einer Analysemethode dar, die eine zuverlässige, nicht invasive Messung von elektrischen Kontaktwiderständen an den mit Dünnschichten (≤ 100 nm) versehenen Folienoberflächen gestattet.

Ausblick

Bis zum Projektende soll die Eignung unterschiedlicher Plasma-und Laserverfahren zur Vergütung von Aluminiumfolie im industriellen Maßstab demonstriert werden.

Projekt

Im Kooperationsprojekt des Anwendungszentrums für Plasma und Photonik des Fraunhofer IST und dem Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT soll eine plasmaerzeugte Kohlenstoff-Kontaktschicht auf Aluminium-Elektrodenfolie für Lithium-Ionen-Batterien entwickelt werden. Gefördert wird das Projekt des Anwendungszentrums »Batteriefolie mit Kohlenstoff-Kontaktschicht« von der AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen »Otto von Guericke« e.V. mit 215 750 € (75 500 € in 2014).

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