与锂离子电池相比，固态电池具有许多优点：例如，它们不易燃。然而，到目前为止，还缺乏一种可扩展的生产方法。Fraunhofer IPA的研究人员现在已经与最近完成的EMSiG项目的合作伙伴一起开发了这样的解决方案。
无论是在电动自行车、电动汽车还是笔记本电脑中，锂离子电池通常用于必要的能源供应。固态电池在这些方面具有重要优势：最重要的是，它们提供了更高的安全性。毕竟，它们没有可以泄漏和点燃的液体电解质。它们的能量密度也更高，使用寿命更长。缺点：到目前为止，具有陶瓷电解质层的固态电池仅在实验室规模上制造。
弗劳恩霍夫制造工程与自动化研究所（IPA）的研究人员现在已经为“梯度陶瓷固态电解质的新混合和烧结技术研究”（EMSiG）项目中的固态固态电池的进一步开发奠定了基础。该项目由巴登-符腾堡州政府资助，由巴登-符腾堡州提供超过100万欧元的资金，与Dr. Fritsch Sondermaschinen GmbH和Dr. Fritsch GmbH & Co. KG公司共同开展。“我们能够将固态电池的生产从实验室规模提高到类似工业的可扩展水平，”Fraunhofer IPA的科学家Jonas Heldt解释道。
固态电池要想实现工业应用的飞跃，首先需要足够的原材料。然而，所需的起始材料，如项目中使用的固态电解质磷酸铝铝钛（LATP）尚未在工业上使用，因此没有大量生产。项目合作伙伴Dr. Fritsch GmbH & Co. KG分析了市场情况：从哪里可以获得必要的原材料，如何加工？“这里的挑战不在于单个原材料本身的可用性，而在于使用它们来生产固态电解质LATP的制造商数量仍然相对较少。然而，经验表明，随着对最终产品的需求，这一数字将迅速增长，“Dr. Fritsch GmbH & Co. KG金属粉末业务部门负责人Elke Ade说。
开发面向工业的制造
工艺除了安全的原材料供应外，还需要以行业为导向的生产流程，这些流程可以扩大到更高的产量。传统上，箔被涂覆，以便它们充当阳极、阴极和中性中间层，并将它们组装起来形成电池。在陶瓷的情况下，使用粉末作为起始材料。为了将其变成固体形式，必须对其进行烧结，即在压力下加热。为此，该团队研究了各种方法。最有希望的事情是在模具中将粉末彼此堆叠干燥。除了阴极、阳极和电解质层外，该团队还引入了中间层，以防止电解质含量突然上升。这些渐进的转变减少了烧结电池的机械应力并改善了接触电阻。填充的模具被放置在烧结机中，或者更准确地说，进行FAST/SPS烧结：在这个过程中，材料在高压和相对较低的温度下用冲头压缩。与传统烧结工艺所需的时间不同，这只需要几分钟。“该工艺可用于在单个制造步骤中生产多个分级的阴极和隔膜层，”Heldt 总结道，“这大大减少了所需的工作量，并允许以后扩展到更大的吞吐量。因此，为固态电池的工业生产奠定了基础。
