Die Advanced Battery Power Tagung ist ein jährliches Highlight für die internationale Batterie-Community. Aus diesem Anlass reiste Elias Reisacher, Doktorand am IMFAA und Nachwuchsforscher des Netzwerks SmartPro, im April nach Münster, um neue Ergebnisse des Instituts für Materialforschung Aalen (IMFAA) der Hochschule Aalen zu präsentieren.
Mikrostrukturen mit Makrowirkung
Im Rahmen des SmartPro-Projekts Smart-BAT beschäftigt sich Reisacher mit der Frage, wie Feststoffbatterien – genauer gesagt ihre Mikrostruktur – optimiert werden kann. Er erklärt: „In herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien ist der Elektrolyt flüssig und füllt daher leicht den Raum zwischen dem Aktivmaterial aus. In Feststoffbatterien hingegen ist der Elektrolyt fest und erfordert daher neue Strategien bei der Herstellung.“ Eine optimierte Mikrostruktur bedeutet, dass die Aktivmaterialpartikel und Elektrolytpartikel gut vernetzt sind, um die ionische und elektronische Leitfähigkeit der Batterie – also die Bewegung von Lithium-Ionen und Elektronen durch die Batterie – bestmöglich zu gewährleisten.
Auf der Tagung Advanced Battery Power präsentierte Reisacher ein Poster mit neuen Ergebnissen aus seiner Doktorarbeit. Der Fokus lag auf der Kompositkathode, die aus dem Aktivmaterial, dem Festelektrolyten und einem Leitadditiv besteht. In den Experimenten variierte er beispielsweise den relativen Anteil von Aktivmaterial und Leitadditiv, die Partikelgröße des Festelektrolyten und die Methode, mit der diese Komponenten zur Kompositkathode verdichtet werden. Dieses Projekt war eine Zusammenarbeit zwischen Reisacher, Nikolaos Papadopoulos und Tim Schubert, unter der Leitung von Dr. Pinar Kaya und Prof. Dr. Volker Knoblauch.
Die Ergebnisse sind eindeutig. Mit diesen Experimenten konnten sie das optimale Mengenverhältnis von Aktivmaterial und Leitadditiv bestimmen und zeigen, dass eine kleinere Partikelgröße des Elektrolyten die Leitfähigkeit erhöht. Außerdem wurde die Vernetzung von Aktivmaterialpartikeln und Festelektrolytpartikeln durch einen zusätzlichen Schritt im Verdichtungsprozess verbessert. „Die daraus resultierende verbesserte Mikrostruktur lässt sich elegant mit bildgebenden Verfahren wie der Focused Ion Beam Tomographie darstellen,“ sagt Reisacher.
Austausch mit Fachleuten aus Wissenschaft sowie Wirtschaft
Die Advanced Battery Power Tagung ist für Reisacher einzigartig, da die Expertinnen und Experten nicht nur aus dem akademischen Bereich kommen, sondern auch aus der Industrie. Er berichtet: „Zum Beispiel hatte ich eine Industrieexpertin als Gast an meinem Poster, die sich mit der Synthese des Festelektrolyten Lithium-Argyrodit beschäftigt. Das ist genau der Festelektrolyt, den ich in meiner Forschung verwende!“
Vorträge wurden auch von Unternehmen gehalten, die ihre Perspektiven in den vielfältigen Themen wie Forschung und Entwicklung, Produktion und Recycling darlegten. Ein Höhepunkt für Reisacher war der Vortrag des CEO von PowerCo – einer europäischen Gesellschaft (SE) des Volkswagen Konzerns, die zukünftig weltweit Batteriezellen für Elektrofahrzeuge produzieren soll. Außerdem wurde eine Laborführung durch das MEET-Batteriezentrum der Universität Münster angeboten. Er betont: „Das MEET-Batteriezentrum ist ziemlich beeindruckend. Allerdings haben wir bei der Führung gemerkt, dass wir eine vergleichbare Ausstattung haben – nur natürlich in kleinerem Umfang. Es ist schön zu erfahren, dass wir als kleinere Hochschule mit einem großen und bekannten Forschungszentrum mithalten können.“
Fotohinweis: Elias Reisacher präsentiert auf der Advanced Battery Power Tagung die neuesten Forschungsergebnisse aus dem SmartPro-Projekt Smart-BAT. Foto: © Elias Reisacher | Hochschule Aalen