Elektrochemische Analysen für Batteriematerialien
Laborservices von IBU-tec
Nutzen Sie das elektrochemische Labor von IBU-tec, um Ihre Batteriematerialien systematisch zu entwickeln, zu testen und zu optimieren. Seit 2021 betreiben wir ein spezialisiertes E-Chemie-Labor, das auf die Charakterisierung und Qualitätskontrolle von Kathoden- und Anodenmaterialien ausgerichtet ist – mit besonderem Fokus auf Lithiumeisenphosphat (IBUvolt® LFP) und Nickel-Mangan-Oxid (IBUvolt® NMO).
Unser Labor verbindet moderne Messtechnik mit datengetriebener Auswertung: Wir erfassen Spannungen, Ströme, Widerstände und elektrochemische Parameter mittels Potentiostat- und Galvanostatmessungen und werten die Ergebnisse auf Wunsch mit KI-gestützten Methoden aus. So erhalten Sie nicht nur Messwerte, sondern belastbare Aussagen zur Performance und zum Optimierungspotenzial Ihrer Batteriematerialien.
Ganzheitliche Bestimmung elektrochemischer Eigenschaften unter kontrollierten Bedingungen
Um das Verhalten von Batteriematerialien realistisch zu bewerten, müssen alle Schritte – von der Pulveranalytik bis zur Zellprüfung – sauber aufeinander abgestimmt sein. Unser elektrochemisches Labor in Weimar vereint daher alle wesentlichen Disziplinen der Batteriematerialforschung unter einem Dach:
- Chemisch-physikalische Analytik zur Bestimmung von Zusammensetzung, Struktur und Morphologie Ihrer Aktivmaterialien.
- Elektrodentechnologie, einschließlich Slurry-Entwicklung, Beschichtung, Kalandrierung und Trocknung.
- Zellvorbereitung in definierten Formaten (z.B. Knopfzellen, Swagelok-Zellen).
- Lade- und Entladeprotokolle unter klimatisierten Bedingungen zur reproduzierbaren Performancebestimmung.
Im Mittelpunkt steht dabei stets das Verständnis der elektrochemischen Prozesse auf den Elektrodenoberflächen und im Volumen der aktiven Schicht. Wir untersuchen, wie sich Materialeigenschaften auf Kapazität, Effizienz, Innenwiderstand, Zyklenstabilität und Degradation auswirken – und liefern Ihnen Entscheidungsgrundlagen für Materialauswahl, Rezepturänderungen und Prozessanpassungen.
Die gewonnenen Erkenntnisse fließen direkt in die Weiterentwicklung unserer eigenen IBUvolt®-Materialien ein und stehen Ihnen gleichzeitig als Basis für Ihre Projekte zur Verfügung.
Komplette Prozesskette: vom Aktivpulver zur fertigen Testzelle
Unser E-Chemie-Labor bildet die gesamte Prozesskette vom Aktivmaterial bis zur fertigen Testzelle ab. So können wir Ihre Materialien unter Bedingungen prüfen, die den industriellen Prozessen nahekommen:
1. Slurry-Herstellung
Das Elektroden-Slurry wird mit Zentrifugalmischern unter kontrollierter Atmosphäre vorbereitet. Rezepturen können gezielt variiert werden (Bindersysteme, Leitadditive, Feststoffgehalt), um das Verarbeitungsverhalten und die Elektrodenstruktur zu optimieren.
2. Beschichtung und Kalandrierung
Mit einem Slurry-Coating-Applikator inklusive Heizfunktion werden die Mischungen präzise auf Stromableiter aufgebracht. Anschließend erfolgt die Verdichtung im Kalander, bei der Druck und Temperatur (bis ca. 100 °C) exakt eingestellt und reproduzierbar gefahren werden können.
3. Trocknung und Zuschnitt
Die beschichteten Elektroden werden in Vakuumöfen mit Heizoption tiefengetrocknet, um Restlösemittel sicher zu entfernen. Schneidpressen gewährleisten einen genauen Zuschnitt und konstante Elektrodengeometrien.
4. Zellassemblierung unter Schutzatmosphäre
In einer SP-Glovebox mit Gasreinigung und kontrollierter Argon-Atmosphäre werden Knopfzellen (CR2016, CR2025, CR2032) und Swagelok-Zellen aufgebaut. Sauerstoff- und Feuchtigkeitsgehalt werden streng kontrolliert, um reproduzierbare Zellbedingungen sicherzustellen.
Dank dieser integrierten Prozesskette erhalten Sie Testergebnisse, die nicht nur das Material, sondern den gesamten elektrochemischen Aufbau realistisch abbilden – ideal für Materialscreening, Vergleichsstudien und Vorentwicklungen für neue Zellgenerationen.
Leistungsfähige Testmethoden für Performance- und Degradationsanalyse
Für die elektrochemische Charakterisierung Ihrer Batteriematerialien stehen im Labor verschiedene Prüfverfahren zur Verfügung, mit denen wir sowohl die Kurzzeitperformance als auch das Langzeitverhalten detailliert erfassen:
- Ratentests
Untersuchung der Kapazität bei unterschiedlichen C-Raten (z.B. C/10, C/5, C/2, 1C, 2C), um das Leistungsvermögen bei hohen Lade- und Entladeströmen zu beurteilen und die Ratefähigkeit der Materialien zu vergleichen. - Langzeit-Zyklenversuche
Mehrere hundert bis tausende Lade-/Entladezyklen zur Bewertung der Zyklenstabilität, Kapazitätserhaltung und Alterungsmechanismen unter anwendungsnahen Bedingungen. - Pulstests
Analyse des Verhaltens unter dynamischen Lastprofilen, wie sie z.B. in der Elektromobilität oder im Netzbetrieb relevant sind. So lassen sich kurzzeitige Leistungsanforderungen und Belastungsgrenzen besser verstehen. - Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS)
Frequenzabhängige Messungen zur Bestimmung von Innenwiderstand, Ladungsübertragungsprozessen und Diffusionsverhalten. EIS liefert wertvolle Informationen über Grenzflächen, SEI-Bildung, Porenstruktur und Degradation.
Die Messdaten werden kontinuierlich erfasst, aufbereitet und visualisiert. Auf Wunsch setzen wir KI-gestützte Analyseverfahren ein, um Muster in großen Datensätzen zu erkennen, Parameterstudien effizient auszuwerten und verborgene Zusammenhänge (z.B. zwischen Prozessparametern und Zellperformance) zu identifizieren.
So erhalten Sie nicht nur eine Momentaufnahme, sondern ein tiefes Verständnis darüber, wie sich Ihre Batteriematerialien über den gesamten Lebenszyklus verhalten.
Standardisierte Testprozeduren und erfahrenes Expertenteam
Die Qualität elektrochemischer Daten hängt maßgeblich von sauber definierten Abläufen und einer konsequenten Durchführung ab. Bei IBU-tec arbeiten Sie mit einem erfahrenen Expertenteam zusammen, das elektrochemische Analysen seit vielen Jahren in Forschung und Industrie einsetzt.
Unter der Leitung von Dr. Katja Kretschmer – promovierte Chemikerin mit rund zehn Jahren Erfahrung in Chemieingenieurwesen, Materialwissenschaften und Elektrochemie – folgen unsere Tests standardisierten, klar dokumentierten Prozeduren:
- Zellassemblierung in sauerstoff- und feuchtearmen Umgebungen zur Minimierung parasitärer Effekte.
- Initiale Formierung der Zellen mit definierten Ladeprotokollen (z.B. C/10) zur Aktivierung der Materialien und Ausbildung stabiler Grenzflächen.
- Durchführung von Ratentests und Zyklenversuchen mit genau festgelegten Lade-/Entladeprofilen und Grenzspannungen.
- Datenaufzeichnung und -analyse inklusive Kapazitäts- und Wirkungsgradverläufen, Spannungsprofilen, Impedanzspektren und Zeitreihenanalysen.
Durch diese strukturierte Vorgehensweise lassen sich Zellen, Materialien und Prozessvarianten direkt miteinander vergleichen. Sie sehen, wie sich Ihre Materialien bei unterschiedlichen Strömen und über viele Zyklen verhalten – und wo sich Ansatzpunkte für Verbesserungen ergeben.
Ob Sie einzelne Materialien benchmarken, neue Rezepturen evaluieren oder komplette Entwicklungsprogramme für Batteriematerialien aufsetzen möchten – unser Laborteam unterstützt Sie bei der Planung, Durchführung und Interpretation Ihrer elektrochemischen Untersuchungen.
