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Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

Michael-Faraday-Str. 1, 07629 Hermsdorf
Deutschland

Dieser Aussteller ist Hauptaussteller von

Hallenplan

Energy Storage Europe 2019 Hallenplan (Halle 8b): Stand B44

Geländeplan

Energy Storage Europe 2019 Geländeplan: Halle 8b

Unser Angebot

Produktkategorien

  • 02  Elektrochemische Speicherung
  • 02.01  Akkumulatoren
  • 02.01.05  Sonstige Technologien Akkumulatoren

Unsere Produkte

Produktkategorie: Sonstige Technologien Akkumulatoren

Elektrochemische Charakterisierung

Die elektrochemische Materialcharakterisierung ist Grundlage für ein umfassendes Verständnis der ablaufenden elektrochemischen Prozesse im Inneren der Lithium-Ionen-Batterie. Dafür verfügt das Fraunhofer IKTS über ein umfangreiches Repertoire elektrochemischer Methoden und ergänzender Messverfahren zur Bestimmung der Kapazität, Zyklenfestigkeit, Zellspannung und Impedanz von Elektrodenmaterialien für Batteriespeicher.

Insbesondere komplementäre In-operando-Messmethoden sind ein Entwicklungsschwerpunkt am Fraunhofer IKTS. Dabei werden elektrochemische Untersuchungen mit spektroskopischen, gravimetrischen oder Temperaturmessmethoden gekoppelt, um detaillierte Informationen über die ablaufenden Vorgänge während des Ladens und Entladens von Speichermaterialen zu gewinnen.

Gerade diese komplementären Untersuchungsansätze erlauben Korrelationen zwischen elektrochemischem Werkstoffverhalten und den Materialeigenschaften der einzelnen Batteriebestandteile. Das detaillierte Verständnis kinetischer und thermodynamischer Vorgänge in Abhängigkeit des Ladezustands, der Zyklenzahl und der Temperatur offenbart konkrete Optimierungsansätze und eröffnet damit vielfältige Möglichkeiten der zielgerichteten Werkstoffentwicklung und Designoptimierung.

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Produktkategorie: Sonstige Technologien Akkumulatoren

Zellperformance und Lebensdauer

Mit der Charakterisierung von Zellperformance (Leistungsdaten) und Lebensdauer (Zyklen, kalendarisch) von Laborbatteriezellen lassen sich Material- und Technologieentwicklungen geeignet beurteilen. Darüber hinaus können die gewonnenen Informationen auch zur Bewertung oder zum Vergleich von Performance und Einsetzbarkeit unterschiedlicher Zelltypen im Zusammenhang mit Post-Mortem-Analysen oder zur Gewinnung von Simulationsparametern genutzt werden. So führt das Fraunhofer IKTS gezielte Leistungstests zur Untersuchung des Lade- und Entladeverhaltens besonders bei unterschiedlichen Temperaturen durch, woraufhin der Innenwiderstand der Zelle optimiert werden kann.

Im Rahmen von Lebensdauertests kann eine große Bandbreite an definierten Lastzyklen aufgeprägt und durch Auslagerungsversuche bei unterschiedlichen Temperaturen ergänzt werden. Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur Informationen zur Zyklenstabilität, sondern auch zur Langzeitstabilität der Akkumulatoren zu gewinnen.

Moderne Batterieprüfstände am Fraunhofer IKTS erlauben den Test und die Charakterisierung von vollständigen Zellen bis zu einer Kapazität von 40 Ah mittels Strom-Spannungsmessungen und Impedanzspektroskopie sowie applikationsspezifischen Lastzyklen.

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Produktkategorie: Sonstige Technologien Akkumulatoren

Post-Mortem-Analyse von Batteriezellen

In der sogenannten Post-Mortem-Analyse werden ermüdete oder fehlerhafte Batteriezellen unter Schutzatmosphäre zerstörungsarm geöffnet und hinsichtlich Alterungseffekten, Degradation oder Fehlermechanismen untersucht.

Dadurch lassen sich der Einfluss von Material- und Technologieentwicklungen bzw. spezifische Betriebsbedingungen hinsichtlich der Alterungseffekte erforschen. Dabei können unter Schutzatmosphäre Proben für eine anschließende strukturanalytische Charakterisierung gewonnen werden. Anhand derartiger Proben ist es auch möglich, die Einzelelektroden wiederum zu Knopfzellen zu verbauen und gesondert elektrochemisch zu charakterisieren, um beispielsweise den Lithium-Verlust im Speichermaterial zu betrachten.

Ein zweites wesentliches Anwendungsfeld der Post-Mortem-Analyse ist die gezielte Untersuchung von Fehlermechanismen in havarierten Zellen. So können im Kundenauftrag Fertigungsfehler und Ursachen für Batterieversagen analysiert werden. Dadurch lassen sich Rückschlüsse auf die Wechselwirkungen zwischen Zelldesign, Systemintegration und Betriebsmodus ziehen und das thermische Batteriemanagement optimieren.

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Über uns

Firmenporträt

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Das Fraunhofer IKTS im Profil

Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS betreibt anwendungsorientierte Forschung für Hochleistungskeramik. Die drei Institutsteile in Dresden und Hermsdorf (Thüringen) formen gemeinsam das größte Keramikforschungsinstitut Europas.

Als Forschungs- und Technologiedienstleister entwickelt das Fraunhofer IKTS moderne keramische Hochleistungswerkstoffe, industrierelevante Herstellungsverfahren sowie prototypische Bauteile und Systeme in vollständigen Fertigungslinien bis in den Pilotmaßstab. Darüber hinaus umfasst das Forschungsportfolio die Kompetenzen Werkstoffdiagnose und -prüfung. Die Prüfverfahren aus den Bereichen Akustik, Elektromagnetik, Optik und Mikroskopie tragen maßgeblich zur Qualitätssicherung von Produkten und Anlagen bei.

Das Fraunhofer IKTS arbeitet in acht marktorientierten Geschäftsfeldern, um keramische Technologien und Komponenten sowie zerstörungsfreie Prüfverfahren für neue Branchen, Produktideen und Märkte innerhalb und außerhalb der klassischen Einsatzgebiete zu demonstrieren und zu qualifizieren. Dazu gehören keramische Werkstoffe und Verfahren, Maschinenbau und Fahrzeugtechnik, Elektronik und Mikrosysteme, Energie, Umwelt- und Verfahrenstechnik, Bio- und Medizintechnik, Optik sowie die Material- und Prozessanalyse.

Als unikale Kompetenzen können wir hierbei bieten:

Durchgehende Fertigungslinien vom Werkstoff zum Prototypen
In allen keramischen Stoffklassen stehen uns sämtliche Standardverfahren der Masseaufbereitung, Formgebung, Wärmebehandlung und Finishbearbeitung zur Verfügung. Wo es sinnvoll ist, kann selbst die Phasensynthese am Institut erfolgen. In der Funktionskeramik besteht eine besondere Kernkompetenz in der Pasten- und Folientechnologie. Mehrere Reinräume und kontaminationsarme Fertigungsbereiche werden bereitgehalten, unter anderem für die Technologielinien der Vielschichtkeramik und der hochreinen Oxidkeramik.


Multiskalenentwicklung
Das Fraunhofer IKTS kann Entwicklungen vom Labor- in den Technikumsmaßstab übertragen. Für alle relevanten Technologielinien stehen industrietaugliche Ausrüstungen und Maschinen aktueller Bauart zur Verfügung, um für Partner und Kunden die für den Markteinstieg notwendigen Prototypen und Vorserien zu realisieren, industrielle Fertigungslinien zu entwickeln und Qualitätsprozesse zu implementieren. Somit können Remanenzkostenrisiken und Time-to-Market minimiert werden.


Synergien zwischen den Werkstoffen und Technologien
Die Kombination der unterschiedlichen Technologieplattformen, wie zum Beispiel der Funktions- und Strukturkeramik, erlaubt multifunktionale Bauteile und Systeme, die geschickt Eigenschaften der Keramik ausnutzen. Dies ermöglicht die Herstellung innovativer Produkte mit deutlichem Mehrwert und niedrigen Kosten.

Kompetente Analytik und Qualitätsbewertung
Gerade in keramischen Produktionsprozessen ist eine leistungsfähige Analytik und Qualitätskontrolle von Beginn an ein entscheidender Faktor für die Marktakzeptanz der Produkte. Da wir sowohl Werkstoffe als auch keramische Herstellprozesse auf einer fundamentalen Ebene verstehen, gleichzeitig auch den Entwurf und die Integration komplexer physikalischer Prüfsysteme beherrschen, können wir unseren Kunden einzigartige Lösungen bei Werkstofffragen in Produktion und Qualitätsüberwachung bieten.

Netzwerkbildner
In unseren laufenden Projekten sind wir aktuell mit über 450 nationalen und internationalen Partnern verbunden. Zudem ist das Fraunhofer IKTS in zahlreichen Allianzen und Netzwerken aktiv. Innerhalb der Fraunhofer-Gesellschaft sind wir beispielsweise im Fraunhofer-Verbund Werkstoffe und Bauteile – MATERIALS tätig. Darüber hinaus stellt das Fraunhofer IKTS den Sprecher der Fraunhofer-Allianz AdvanCer, die aus vier besonders auf die Keramik spezialisierten Instituten besteht. Wir sind in der Lage, den Aufbau von Netzwerken, die für eine erfolgreiche Produktentwicklung notwendig sind, zu unterstützen und auch über unsere eigenen Möglichkeiten hinausgehende Kompetenzen zu vermitteln oder zu integrieren. Unsere Arbeiten an der Forschungsfront basieren auf einem langjährigen Erfahrungs- und Wissensschatz, der auf die Interessen unserer Partner ausgerichtet ist.

Standortübergreifendes Management zur nachhaltigen Qualitätssicherung
Qualität, Nachvollziehbarkeit, Transparenz und Nachhaltigkeit gehören für uns zu den wichtigsten Instrumenten zur Differenzierung im Wettbewerb. Das IKTS verfügt daher über ein einheitliches Managementsystem nach DIN EN ISO 9001 sowie über ein Umweltmanagementsystem nach DIN EN ISO 14001. Darüber hinaus wird das Institut in seinen Teilbereichen nach weiteren Richtlinien zertifiziert, unter anderem nach dem Medizinproduktegesetz und wird regelmäßig verschiedenen industriellen Audits unterzogen.

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