Keylab

Batteriezelltechnikum & Analyse

Das Keylab Batteriezelltechnikum und Analyse befindet sich im Aufbau. Alle relevanten Prozesse von Synthese über Zellassemblierung bis Post-Mortem-Analyse sind hierin enthalten. Das Anlagevolumen beträgt ca. 5 Mio. EUR. Alle Geräte sind unter Argonatmospäre in einem Glovebox-Cluster untergebracht, dies erlaubt die Handhabung von Aktivmaterialien jeder Art, auch Lithiummetall.

Skizze des Glovebox-Clusters mit Inertgas-Transporttunnel zum Probentransport.

Modul Synthese: Wagen und Dispergiereinheiten sowie Platz für zusätzliches Equipment bieten hier maximale Freiheitsgrade im Maßstab von wenigen mL bis 2 L.

Modul Nassbeschichtung: Der Slot-Die-Coater erlaubt die reproduzierbare, volumengesteuerte Beschichtung unterschiedlicher Substrate (+/- 3% Dickenvariation) und verfügt über einen Substrathalter, der bis 200°C geheizt werden kann. Das Totvolumen des Coaters beträgt ca. 2,5 mL was die Arbeit im Labor- aber auch im Technikumsmaßstab ermöglicht. Darüber hinaus ist eine Rakel enthalten. Die beschichteten Aktivmaterialien können auf Vakuumheizplatten bis 400°C in der Glovebox geheizt werden und mit einem Kalander (bis 200°C heizbar) verdichtet werden. Es steht ein UV-Ozon-Cleaner zur Verfügung, mit dem reproduzierbare Substratoberflächen erhalten werden.

Modul Pouch-Assemblierung: Hier werden Elektroden und Separatoren gestanzt und mittels Einzelblattstapeln zu Zellstapeln verarbeitet. Die Prämisse ist maximale Flexibilität im Labormaßstab mit fabriktauglicher Präzision, die im Einzelblattstapler durch einen etablierten Anbieter von Automatisierungstechnik erzielt wird. In dieser Glovebox befindet sich eine Schweißanlage zur Verschließung der Pouchzellen und Tools zum Laminieren und zum Tiefziehen. Die Elektrolytbefüllung ist automatisiert unter Vakuum nach Stand der Technik (2 bis 250 mL). Zellformate: 40 x 60 mm & 80 x 120 mm (2 mm Überstand von Separator zu Anode zu Kathode).

Modul Test & Zyklierung: Es stehen qualitativ hochwertige Testkanäle für anspruchsvolle Impedanzspektroskopie aber auch zur Formierung und Zyklierung zur Verfügung.

Modul Physical Vapor Deposition: Es stehen Bedampfungsanlagen für thermisches Bedampfen (mit Lithium) und sputtern (z.B. LIPON) zur Verfügung.

Modul Analyse: Ein Benchtop Rasterelektronenmikroskop mit BS-, SE- und EDX-Detektor ermöglicht die Post-Mortem-Analyse unter Argonatmosphäre (Auflösung < 10 nm). Ein Rheometer (Oszillation & Rotation mit Peltier-kontrollierter Probentemperatur) und ein Karl-Fischer-Titrator erlauben die Analytik der Slurries.

Öfen: Es stehen eine Klimakammer und mehrere beheizbare Schleusen zur Verfügung.

Gasreinigung: Die Gasreinigungseinheiten sorgen für eine Reinheit mit Stickstoff, Sauerstoff und Wasserdampf < 1 ppm. Die Handhabung von Lösemitteln (inklusive Acetonitril) ist möglich. 

Transportsystem: Das Transportförderband im Inertgastunnel ermöglicht den Probentransfer zwischen den Gloveboxen (Beladung bis 1,5 kg).