Bei der Entwicklung von Batteriematerialien und deren Performance-Testung müssen Material- und Zellhersteller sowie OEMs eine Vielzahl an Daten generieren und zahlreiche Parameter optimieren. Dabei stehen sie vor Herausforderungen wie Geschwindigkeit, Reproduzierbarkeit, Kosten sowie der Erfassung aller relevanten Parameter in einem konsistenten Datensatz.
Ein zentraler Bestandteil bei der Testung von Batteriematerialien ist die Bestimmung der elektrochemischen Performance der Materialien. Das bedeutet in diesem Zusammenhang die Bestimmung relevanter KPIs wie die Entladekapazität im ersten Zyklus oder zu Beginn der Messung, die Stabilität über mehrere Zyklen, die Performance bei unterschiedlichen Lade-/Entladegeschwindigkeiten und verschiedene Arten der Widerstandsmessung.
Wir bei hte nutzen bei der Testung von Batteriematerialien analog zur Katalyse die Elemente der Skalierung eines kommerziellen Prozesses in den Labormaßstab, Modularisierung, Parallelisierung, Automatisierung und Digitalisierung. Mit diesem Ansatz unterstützen wir unsere Kunden bei der Testung etablierter Batteriematerialien, aber auch bei der Testung von Festkörperbatterien, Na-Ion-Batterien, bei Dry Coating Verfahren sowie der Vorbereitung auf ein mögliches Verbot fluorhaltiger Chemikalien.
Mit hte’s Kathodenmaterialworkflow kann der Kreis von der Materialsynthese bis hin zur Zelltestung geschlossen werden. Qualitativ hochwertige CAM-Präkursoren können wir dabei entweder selbst durch Fällung, Kalzination und ggf. Nachbehandlung durch Wasch- und Imprägnierschritte herstellen oder werden von unseren Kunden zur Verfügung gestellt. Nach der Herstellung der Elektroden führen wir je nach Bedarf entweder Knopfzellentests an Halb- oder Vollzellen, Pulvertests in kommerziellem Equipment für Festkörperbatteriematerialien oder Pouchzellentests für Li-Ion und Festkörperbatteriematerialien durch.
Vorteile dieses Ansatzes für unsere Kunden sind:
Passgenaue Lösungen für die spezifischen Bedürfnisse unserer Kunden stehen bei uns im Fokus. Sowohl der „Startpunkt“, also das Ausgangsmaterial, als auch die Art der Testung variiert von Kunde zu Kunde. Bei unseren Kunden dreht sich meist alles um Batteriematerialien in Pulverform. Dies können Aktivmaterialien (Kathodenaktivmaterial/Anodenaktivmaterial), Binder, Kohlenstoffquellen oder Zusätze sein. In diesem Fall adaptieren oder entwickeln wir geeignete Präparationsparameter zur Herstellung von Elektroden (Anode/Kathode) und testen die Materialien anschließend. Alternativ können wir auch Tests mit bereits hergestellten Elektroden oder fertigen Testzellen in unseren Laboren durchführen.
Wir bieten verschiedene elektrochemische Tests an, im Einzelnen sind das:
Die Ausgestaltung der einzelnen Tests variiert stark. Einzelne Bausteine dieser Tests können sein:
Zur Bewertung von Batteriematerialien werden oft Knopfzellen und Einschicht-Pouchzellen als Halb- oder Vollzelle verwendet. Die hierfür benötigten Elektroden werden in einem mehrstufigen Verfahren aus den Komponenten Aktivmaterial, Binder, Additive und Lösemittel hergestellt, die als flüssige Slurry auf einen Stromableiter aufgebracht, getrocknet und verdichtet werden. Im letzten Schritt werden diese Elektroden unter Zugabe von Elektrolyt zu einer Testzelle zusammengebaut.
Für den Einsatz in Festkörperbatterien müssen Batteriematerialien andere Eigenschaften aufweisen als in Li-Ion Zellen. Zur Entwicklung und Bewertung dieser Materialien kommen deshalb spezielle Testverfahren in Pulverzellen und Pouchzellen zum Einsatz. Die Charakterisierung der Materialien in Pulverform ist eine große Herausforderung, da diese bisher wenig standardisiert ist. hte setzt deshalb auf kommerziell erhältliche Zellen und einen in unseren Laboren entwickelten Präparationsprozess, welcher die Reproduzierbarkeit signifikant verbessert. Mit diesem Workflow können viele relevante Komponenten wie Aktivmaterial und Elektrolyt umfassend bewertet werden und in Bezug auf ihre Expansionseigenschaften charakterisiert werden.
Kunden weltweit vertrauen auf unseren einzigartigen R&D-Workflow im Labormaßstab für die Synthese von Batteriematerialien
hte bietet nicht nur flexible Laboranlangen, zeitsparende Katalysator- und Materialforschung und die Entwicklung von effizienten Prozessen – sondern begleitet R&D-Teams auch bei den verschiedenen Schritten ihrer Forschungsreise. Unsere Fachleute helfen mit ihrem spezialisierten Wissen beispielswiese dabei, Forschungs- und Entwicklungsstrategien zu formulieren und anzupassen, Technologien zu bewerten und Studien auszuwerten.
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