Der Kompetenzcluster ExcellBattMat arbeitet zentrenübergreifend auf vier Plattformen, die jeweils einen aktuellen Themenbereich der Batteriematerialentwicklung bündeln.

Plattform P1: Lithium-Metall-Batterie

Plattform1 bündelt Zellkonzepte mit dem gemeinsamen übergreifenden Ziel, Zellen mit Lithium-Metall-Anoden zu realisieren, die gegenüber dem Stand der Technik eine deutlich höhere Ladekapazität und eine konkurrenzfähige Langzeitstabilität aufweisen. Im Zusammenhang damit erforscht das Wissenschaftsteam nicht nur Zellkonzepte mit aktuellen oxidbasierten Kathoden, sondern auch Schwefel-basierte Kathodenkonzepte zur Realisierung von Lithium-Schwefel-Zellen. Eng damit verbunden ist die Weiterentwicklung von neuen Elektrolytkomponenten (Lösungsmittel, Lithiumsalze, Additive) sowie von mikrostrukturierten Kathodenkompositen und Schutzkonzepten zur Realisierung langzeitstabiler Grenzflächen an Anoden und Kathoden solcher Zellen.

Plattform P2: Lithium-Ionen-Batterie

Beschreibung folgt.

Plattform P3: Analytik und Digitalisierung

Plattform 3 bündelt die Kompetenzen der vier Verbundpartner zur theoretischen Analyse für die Modellierung und Simulation von Zellsystemen sowie von einzelnen physikalischen Prozessen. Ebenso ist diese Plattform ein Forum für die Anwendung und Weiterentwicklung von speziellen experimentellen Methoden zur Analyse und Charakterisierung von Materialien, Strukturen und Systemeigenschaften bis hin zur Zelle. Die Digitalisierung und Standardisierung der Messergebnisse der verschiedenen Zentren hat zum Ziel, Messmethoden und Messdaten vergleichbar und für eine spätere Nutzung, zum Beispiel in der Modellierung, verfügbar zu machen.

Plattform P4: Innovative Elektrodenkonzepte

Für zukünftige Batteriesysteme mit erhöhter Energiedichte kommen Elektrodenkonzepte in Betracht, die sich mit herkömmlichen Produktionsmethoden nicht darstellen lassen. Dazu zählen Dünnschichtverfahren zur Oberflächenmodifikation oder Aktivmaterialabscheidung und Strukturierungsverfahren, die eine gezielte Einstellung von Mikro- und Nanostruktur der Elektroden erlauben. Die Plattform 4 bündelt die Kompetenzen zur Herstellung und Modifikation dieser innovativen Elektrodenkonzepte und nutzt diese zur Erreichung konkreter, zentrumsübergreifender Ziele.