Teil des Projekts ist das Institut für Materialforschung der Hochschule Aalen, das dafür eine Fördersumme von 1,25 Mio. Euro erhält. Dabei will man vor allem den Fragen nachgehen, wie Batterien leistungsfähiger, langlebiger und sicherer gemacht werden können, heißt es in einer Mitteilung der Hochschule.

Mit insgesamt drei Projekten sei man am Kompetenzcluster Analytik und Qualitätssicherung „AQua“ beteiligt: Sie heißen „CharLiSiKo“, „MiCha“ und „QuaLiZell“. „In den Kompetenzclustern sind die besten deutschen Batterieforscher vereint“, erklärt Prof. Dr. Volker Knoblauch, bei dem die Fäden der Projekte zusammenlaufen. „Dass wir auch dabei sind, zeigt, welche Expertise wir uns in den vergangenen Jahren aufgebaut haben und dass diese bundesweit anerkannt wird.“

Das von der Hochschule Aalen koordinierte Projekt „MiCha“ beschäftigt sich mit der „Mikrostruktur-Charakterisierung von Elektroden und Wirkzusammenhänge mit Elektrodenperformance und -alterung". Wie lange eine Lithium-Ionen-Batterie hält, wie schnell sie geladen werden kann und wie leistungsstark sie ist, hängt maßgeblich von ihrem inneren Aufbau ab: „Daher erforschen wir in diesem Projekt die Zusammenhänge zwischen Struktur und Eigenschaften von Batterieelektroden, um Rückschlüsse für zukünftige, noch leistungsfähigere Batterien ziehen zu können“, erläutert Christian Weisenberger, Teamleiter „Li-Ionen-Technologie“.

Im zweiten Projekt „CharLiSiKo – Charakterisierung von Li-Abscheidungen auf Si/Graphit-Kompositanoden“ geht es darum, neuartige Anoden zu untersuchen. „Der aktuelle Stand der Technik ist, dass die Anoden einer Lithium-Ionen-Batterie aus Graphit bestehen“, beschreibt Knoblauch. Die neue Mischung aus Graphit und Silizium, die in diesem Projekt untersucht wird, ermöglicht höhere Energiedichten. Das bedeutet, dass die Batterie kleiner wird und sozusagen mehr Energie in ihr steckt. „Kritisch dabei ist insbesondere die Alterung dieser zukunftsweisenden Elektroden, die wir mit neuartigen Analysemethoden besser verstehen wollen“, ergänzt Weisenberger.

Kritischen Fertigungsfehlern auf der Spur

„QualiZell – Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse von sicherheitskritischen Aspekten in der Lithium-Ionenzellproduktion" schließlich bündelt Themen rund um die Qualitätssicherung bei der Herstellung von Batterien. „Wir analysieren anhand von Materialproben beispielsweise, wie die Elektroden beschichtet und geschnitten wurden“, erklärt Doktorand Andreas Kopp. Von besonderem Interesse sind dabei künstlich in die Batterien eingebrachte Fehler und deren Auswirkungen etwa auf Lebensdauer und Sicherheit. So sollen kritische Fehler identifiziert und Fertigungstoleranzen definiert werden.

Neben der Hochschule Aalen sind bei den Projekten das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die Technische Universität Braunschweig, die RWTH Aachen, die Technische Universität München, das Ulmer Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung sowie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) am Helmholtz-Institut Ulm vertreten.