Förderprojekte

Förderbeginn 01.07.2016

Anwendung von Electro-Spinning bei neuen Batterie-Polymeren

Prof. Dr. Karl Heinz Pettinger
Hochschule Landshut
University of Applied Sciences (UAS)

Prof. Dr. Keith Forward
California State Polytechnic University, Pomona
College of Engineering

Batterien sind ein wichtiger Forschungszweig. Dr. Pettinger, Professor für Elektrische Energiespeicher an der Hochschule Landshut. Dr. Forward ist Assistant Professor an der Califonia State Polytechnic University in Pomona und hat Erfahrung mit der Electrospinning Technologie in seinem Labor, insbesondere mit dem für die Batterietechnologie wichtigen PVdF und Inline-Anwendungen in Prozessen. Die Kooperation der beiden Arbeitsgruppen hat drei Ziele: (1) Aufbau der Infrastruktur im deutschen Labor, (2) Definition von Forschungszielen zwischen en Arbeitsgruppen, (3) Vorbereitung eines Workshops mit Studierenden. Im Besonderen entwickeln Drs. Forward und Pettinger die Abscheidung von dünnsten PVdF-Fäden durch Electrospinning für die Prozesstechnologie zur Lithium-Ionen Zellen Herstellung.

Abschlussbericht
Batterien sind ein wichtiger Forschungszweig. Durch Electrospinning kann die Lebensdauer von Lithium-Ionen Batterien enorm erhöht werden. Prof. PhD Forward, Assistant Professor an der California State Polytechnical University in Pomona, brachte bei seinem Forschungsaufenthalt im Sommer 2016 Electrospinning Technologie an die Hochschule Landshut. In den Laboratorien des Technologiezentrums Energie, geleitet von Professor Dr. Pettinger, wurden erste Versuche aufgebaut. Diese zeigten im Rasterelektronenmikroskop und in ersten orientierenden Tests in Lithium-Zellen sehr erfolgreiche Ergebnisse. Darauf aufbauend wurde die Technologie von Dr. Sebastian Jankowsky mit den Doktoraten von Hr. Benjamin Starke und Hr. Alexander Dinter weiter etabliert. Hr. Starke brachte weitere Electrospinning-Erfahrung, die er an der Victoria University of Wellington bei Prof. Nann erworben hatte, in das Projekt mit ein.

Weitere Feinabstimmungen, wie Technologie der PVdF-Polymeren, Einfluss der Umgebungsbedingungen, wie Luftfeuchte, Temperatur, statische Aufladungen, wurden bei Aufenthalten von Hr. Starke und Hr. Dinter 2017 an der CalyPoly erarbeitet und intensiviert. Für das Projekt konnte mit Prof. Josef Hofmann ein weiterer Chemiker für die Mitarbeit und die Ausschöpfung der Potenziale dieser Technologie gewonnen werden. Prof. Hofmann brachte sich ebenfalls im Sommer 2017 an der CalPoly ein und sicherte den Know-How-Transfer.

Durch die Kooperation der beiden Arbeitsgruppen wurden mehrere Ziele erreicht:

(1) Erster Aufbau der Infrastruktur im deutschen Labor
(2) Etablierung von Oberflächenmodifikationen mit dem insbesondere für die Batterietechnologie wichtigen PVdF
(3) Berechnung der notwendigen Auftragsmengen für Inline-Anwendungen in der Batterieproduktion.

Basierend auf dieser Keimzelle wird an der HAW Landshut das Forschungsthema Electrospinning massiv ausgebaut. Hierzu ist ein Förderantrag bei der Bayerischen Forschungsstiftung eingereicht und es ist geplant ca. 100.000 € Eigenmittel der HAW Landshut in gehobenes Laborequipment zu investieren. Ferner ist ein weitere Doktorat mit Prof. Nilges, TU München, zum Thema Festkörperbatterien durch Electrospinning angelaufen. Hr. Bernhard Springer wird in dieser kooperativen Promotion die Anwendung der Technologie für die nächste Generation von Lithium-Batterien untersuchen.

Prof. Keith Forward wird im Sommer 2018 für einen zweiwöchigen Aufenthalt an die HAW Landshut kommen und im Frühjahr 2019 einen dreimonatigen Forschungsaufenthalt am Technologiezentrum Energie verbringen.

Wir möchten uns bei der BaCaTeC sehr für die gelungene Förderung dieser erfolgreichen Kooperation und die daraus folgenden Möglichkeiten der Etablierung des Electrospinnings in der Batterietechnologie bedanken. Hierdurch wurde auch die Schaffung weiterer Industriekooperationen ermöglicht.