Batteriematerialtestung 

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.  

Präzise Ergebnisse mit kommerzieller Relevanz generieren 

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. 

Unser Workflow für Batteriematerialien 

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:  

  • Wir bieten Lösungen, die alle Aspekte der Präparation und der Testung berücksichtigen und alle relevanten Informationen in einem einzigartigen Datenmanagementsystem zusammenführen. 
  • Wir beschleunigen die Entwicklung und Testung von Batteriematerialien durch hohe Daten- und Materialqualität.  
  • Wir entwickeln keine Materialien oder Prozesse zur Herstellung oder Testung von Batteriematerialien und halten keine diesbezügliche IP. Die Rechte an allen mit hte-Technologie entwickelten Materialen und Prozessen gehört zu 100 Prozent unseren Kunden.  

Teilbereiche der Batteriematerialtestung 

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.   

Leistungsumfang

Wir bieten verschiedene elektrochemische Tests an, im Einzelnen sind das: 

  • Knopfzellentests (Halb- oder Vollzelle) 
  • Pulvertests in kommerziellem Equipment für Festkörperbatteriematerialien.  
  • Pouchzelltests für Li-Ion und Festkörperbatteriematerialien. 

Die Ausgestaltung der einzelnen Tests variiert stark. Einzelne Bausteine dieser Tests können sein: 

  • Bestimmung Initialkapazität 
  • Bestimmung der Zyklenstabilität 
  • Ratentests 
  • Verschiedene Widerstandsmessungen (DCIR, Impedanz)

Testzellen für Batteriematerialien 

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. 


Evaluierung von Feststoffbatteriematerialen 

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.  

Gemeinsam Potenzial entfesseln

Kunden weltweit vertrauen auf unseren einzigartigen R&D-Workflow im Labormaßstab für die Synthese von Batteriematerialien  

Sprechen Sie mit unseren Fachexperten

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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