Climate change is causing dramatic shifts in nature, leading to disruptions in ecosystems and significantly influencing the everyday life of humans. As it is highly affecting the balance of the natural world, the most significant contributors to greenhouse gas emissions are undergoing a major change towards sustainability. As one of the biggest contributors, the transportation sector is experiencing a disruption. Efforts to mitigate climate change are driving the development of cleaner transportation technologies and policies to reduce emissions from the sector. One goal is the shift towards electric mobility, highlighting the core component, the battery storage system. The urgent need for high-performance battery storage leads to increased research on innovative battery materials and cell designs. One of the most promising cell concepts, the all-solid-state battery (ASSB), is emerging as a game-changing technology with high potential to improve safety, energy density, and costs. Using sulfide-based materials showed promising results in laboratory cells with high potential to be applied in electric vehicles. However, the current state-of-the-art exhibits a vast gap between results from the laboratory and the mass production of efficient large-format battery cells. This thesis aims to bridge the gap between laboratory and pilot production of sulfide-based ASSBs. The topic is motivated by presenting the state-of-the-art laboratory experiments coating small-format ASSB cells and large-scale fabrication of lithium-ion batteries (LIBs). The need for action is derived and the framework of the dissertation are set. The focus is on the wet coating process, including analyzing intermediate products from the slurry, wet and dry coating. The results are presented in a cumulative overview of seven publications, giving theoretical and experimental insights into the correlation of product and process parameters for sulfide-based materials in ASSBs. Besides the processes, also pilot machinery is addressed, concluding in the setup of an entirely housed roll-to-roll coater at the Institute for Machine Tools and Industrial Management (iwb).     «

Climate change is causing dramatic shifts in nature, leading to disruptions in ecosystems and significantly influencing the everyday life of humans. As it is highly affecting the balance of the natural world, the most significant contributors to greenhouse gas emissions are undergoing a major change towards sustainability. As one of the biggest contributors, the transportation sector is experiencing a disruption. Efforts to mitigate climate change are driving the development of cleaner transport...     »

Der Klimawandel verursacht dramatische Veränderungen in der Natur, die zu Störungen in den Ökosystemen führen und das tägliche Leben der Menschen erheblich beeinflussen. Da der Klimawandel das Gleichgewicht der Natur stark beeinträchtigt, vollzieht sich bei den wichtigsten Verursachern von Treibhausgasemissionen ein tiefgreifender Wandel hin zur Nachhaltigkeit. Als einer der größten Verursacher erlebt der Verkehrssektor einen Umbruch. Die Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels treiben die Entwicklung sauberer Verkehrstechnologien und politischer Maßnahmen zur Verringerung der Emissionen in diesem Sektor voran. Ein Ziel ist die Umstellung auf die Elektromobilität, wobei das Kernstück, das Batteriespeichersystem, im Vordergrund steht. Der dringende Bedarf an leistungsfähigen Batteriespeichern führt zu einer verstärkten Forschung an innovativen Batteriematerialien und Zellkonzepten. Eines der vielversprechendsten Zellkonzepte, die Festkörperbatterie (FKB), entwickelt sich zu einer bahnbrechenden Technologie mit großem Potenzial zur Verbesserung von Sicherheit, Energiedichte und Kosten. Die Verwendung von Materialien auf Sulfidbasis zeigte vielversprechende Ergebnisse in Laborzellen, die ein hohes Potenzial für den Einsatz in Elektrofahrzeugen haben. Beim derzeitigen Stand der Technik herrscht jedoch eine große Lücke zwischen den Ergebnissen aus dem Labor und der Massenproduktion von effizienten großformatigen Batteriezellen. Ziel dieser Arbeit ist die Überbrückung der Lücke zwischen Labor- und Pilotproduktion von Sulfid-basierten FKBs. Motiviert wird das Thema durch die Darstellung des Stands der Technik bei Laborexperimenten zur Beschichtung kleinformatiger FKB-Zellen und der großtechnischen Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien (LIBs). Es wird der Handlungsbedarf abgeleitet und der Rahmen der Dissertation abgesteckt. Der Schwerpunkt liegt auf dem Nassbeschichtungsprozess, einschließlich der Analyse von Zwischenprodukten aus der Dispersion, Nass- und Trockenschicht. Die Ergebnisse werden in einer kumulativen Übersicht von sieben Publikationen dargestellt und geben theoretische sowie experimentelle Einblicke in die Korrelation von Produkt- und Prozessparametern für Sulfid-basierte Materialien in FKBs. Neben den Prozessen werden auch Pilotanlagen behandelt, die mit dem Aufbau einer komplett eingehausten Rolle-zu-Rolle-Beschichtungsanlage am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) abschließen.      «

Der Klimawandel verursacht dramatische Veränderungen in der Natur, die zu Störungen in den Ökosystemen führen und das tägliche Leben der Menschen erheblich beeinflussen. Da der Klimawandel das Gleichgewicht der Natur stark beeinträchtigt, vollzieht sich bei den wichtigsten Verursachern von Treibhausgasemissionen ein tiefgreifender Wandel hin zur Nachhaltigkeit. Als einer der größten Verursacher erlebt der Verkehrssektor einen Umbruch. Die Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels treiben die En...     »