ARTEMYS: Fertigung von ASSB

ASSB ist die Abkürzung für All-solid-state-Batterien. Diese – auch als Festkörperbatterien bezeichneten – Energiespeicher zeichnen sich dadurch aus, dass alle Komponenten Festkörper sind, sich also keine Flüssigkeiten in der Zelle befinden. Von Lithium-Ionen-Batterien mit Festkörperionenleitern als Ersatz für den flüssigen Elektrolyten und Anoden aus reinem Lithium-Metall statt chemischer Verbindungen, die Lithium-Ionen einlagern, versprechen sich viele Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler höhere spezifische Energiedichten und verbesserte Sicherheitseigenschaften.

Obwohl die weltweiten Forschungsaktivitäten innerhalb der vergangenen Jahre signifikant erhöht wurden und im universitären Labormaßstab bereits gezeigt wurde, dass sich Festkörperbatterien realisieren lassen, fehlt es bis dato an Prozesstechnologien, um sie in großen Mengen herzustellen. Und ist bei Weitem nicht das einzigen Probleme, das es zu lösen gilt.

Im Projekt ARTEMYS möchte man geeignete Prozesstechnologien erarbeiten, um vollkeramische Festkörperbatterien herzustellen, also nicht nur Batterien ohne flüssige Komponenten, sondern auch ohne Polymeranteile. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler planen, insbesondere Kompositkathoden, in denen die Aktivmaterialien mit Festkörperelektrolyten gemischt werden, und Festelektrolytseparatoren einzusetzen, also Festkörperelektrolyte, die auch gleichzeitig den Separator darstellen.

Die fertigen Batterien sollen dann dahingehend bewertet werden, inwieweit sie sich im großen Maßstab in Fabriken herstellen lassen können. Mit den geeigneten Technologien sollen schließlich Musterzellen hergestellt und untersucht werden. Es soll sowohl eine prozesstechnologische als auch eine kostenbasierte Entscheidungsgrundlage für eine potenziell nachfolgende Industrialisierung am Standort Deutschland gelegt werden.

Aber nicht nur die Entwicklung geeigneter Fertigungstechnologien (etwa neue skalierfähige Sintertechnologien oder Kaltabscheideverfahren) stehen im Vordergrund. Auch die beste Kombination von Aktivmaterial und Ionenleiter (Festkörperelektrolyt) inklusive der Optimierung von Korn-, Oberflächen- und Mikrostruktur für den Aufbau der Elektroden soll gefunden werden.