Advanced Battery Technology Center (ABTC)

Leistungsstarke und nachhaltige Batteriezellen

Im Mittelpunkt des ABTC steht die gemeinsame Forschung von TU Dresden und Fraunhofer IWS an Batteriezellen zukünftiger Generationen.
© Fraunhofer IWS
Im Mittelpunkt des ABTC steht die gemeinsame Forschung von TU Dresden und Fraunhofer IWS an Batteriezellen zukünftiger Generationen.

Die Ziele des »Advanced Battery Technology Center« (ABTC) sind die Entwicklung neuer Werkstoffe und innovativer Technologien für leistungsstarke und nachhaltige Batteriezellen. Expertise in der Batteriechemie, Innovationen in der Elektrodenproduktion und moderne Technologien zur Zellfertigung werden hier interdisziplinär zusammengeführt.

Im ABTC arbeiten Forschende der Technischen Universität Dresden (Lehrstuhl für Anorganische Chemie I, Schwerpunkt Material- und Elektrochemie) mit den Expertinnen und Experten für Werkstoff-, Oberflächen- und Lasertechnologien des Fraunhofer IWS zusammen unter einem Dach. Dieses Team erarbeitet neue Lösungsansätze vom Material über Herstellungsverfahren bis hin zur Prototypzelle und deren Bewertung. Der Fokus liegt auf Lithium-basierten Hochenergiezellen wie Lithium-Ionen-, Lithium-Schwefel und Festkörperbatterien. So bildet das ABTC die ganzheitliche Prozesskette zur Entwicklung neuer Batteriezellen ab und überführt neue Forschungsergebnisse aus dem Labor in anwendungsnahe Prototypen.

Veranstaltungshinweise

 

November 5–6, 2025 | Dresden

Dry Coating Forum:

Shaping the Future of Dry Battery Electrode Processing

 

 

November 17–18, 2025 | Dresden

12th Workshop “Lithium-Sulfur Batteries“

 

 

Forschungsschwerpunkte

Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Zelle im PHEV-1-Format, gefertigt mit Lasertechnologien des Fraunhofer IWS (Elektrodenkonfektionierung und Laserstrahl-Tab-Schweißen).
© Fraunhofer IWS
Lithium-Ionen-Zelle im PHEV-1-Format, gefertigt mit Lasertechnologien des Fraunhofer IWS (Elektrodenkonfektionierung und Laserstrahl-Tab-Schweißen).

Lithium-Ionen-Batterien (LIB) und damit auch die Elektromobilität haben den Weg in verschiedene Massenmärkte gefunden. Forschungsschwerpunkte ergeben sich in der weiteren Steigerung von Leistungseigenschaften – insbesondere der Energiedichte – und in der kostengünstigen sowie umweltfreundlichen Produktion.

Ein Lösungsansatz des ABTC zur Steigerung der Energiedichte ist der Einsatz von reinen (100 Prozent) Si-Anoden. Im Rahmen des Projektes KaSiLi werden NMC/Si-Batteriezellen entwickelt. Auf Basis von grundlegendem Materialverständnis und Erfahrungen zur Auslegung der Batteriezellen werden Multilagen-Pouchzellen aufgebaut und anwendungsnah bewertet.

Als Beitrag zur kostengünstigen sowie umweltfreundlichen Produktion entwickeln die Forschenden des ABTC das DRYtraec®-Verfahren. Dieser innovative Trockenbeschichtungsprozess ermöglicht die Herstellung von Batterieelektroden ohne Lösungsmittel und Trocknungsprozesse.

Lithium-Schwefel-Batterien

Von den Forschenden des ABTC entwickelte Lithium-Schwefel-Batteriezelle (5 Ah).
© Fraunhofer IWS
Von den Forschenden des ABTC entwickelte Lithium-Schwefel-Batteriezelle (5 Ah).

Lithium-Schwefel-Batterien (Li-S) zeichnen sich durch eine hohe spezifische Energie (aktuell bis 450 Wh/kg) und potentiell geringe Materialkosten aus. Die komplexe Zellchemie erfordert eine Weiterentwicklung von Zellkomponenten und deren Abstimmung aufeinander. Das ABTC hat hierfür zahlreiche eigene Konzepte erarbeitet und patentiert.

Mit speziellen Elektrolytrezepturen wird die Bildung von Polysulfiden reguliert und Kohlenstoffe bilden das leitfähige Gerüst für die Umwandlung des Schwefels. Mittels Feststoffelektrolyten wird zudem die Feststoff-Li-S-Batterie als besonders vielversprechendes Zellsystem erforscht. Lithium-Metall-Anoden werden hergestellt, modifiziert und automatisiert in der Zellassemblierung verarbeitet. Die Entwicklungen werden in Prototypzellen mit bis zu 25 Ah Kapazität demonstriert und anwendungsnah erprobt. 

Festkörperbatterien

Pouchzellen mit sulfidischen Festelektrolyten in unterschiedlichen Zellformaten.
© Fraunhofer IWS
Pouchzellen mit sulfidischen Festelektrolyten in unterschiedlichen Zellformaten.

Feststoffelektrolyte ermöglichen eine erhöhte Sicherheit und eine deutliche Steigerung der Energiedichte durch den Einsatz von metallischen Lithium-Anoden. Insbesondere Festkörperbatterien auf Basis sulfidischer Ionenleiter gelten als mögliche Nachfolgetechnologie der heutigen Lithium-Ionen-Batterien in der Automobilanwendung.

Herausforderungen bestehen dabei an den mechanisch/chemisch instabilen Grenzflächen zwischen Elektrolyt und Elektrodenmaterialien. Im ABTC werden innovative Lösungsansätze für diese großen Herausforderungen entwickelt und in Prototypzellen demonstriert. Zu den Materialinnovationen gehören Kohlenstoff- und Silizium-Anoden, die einen Betrieb bei Raumtemperatur ohne Dendritenbildung ermöglichen, wie erste Demonstrationen an Pouchzellen belegen. 

Kooperationspartner

© TU Dresden
Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Silizium-Kohlenstoff-Komposits.
© Fraunhofer IWS
Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Silizium-Kohlenstoff-Komposits.

Technische Universität Dresden 

Die Professur für Anorganische Chemie I von Prof. Dr. Stefan Kaskel an der Technischen Universität Dresden erforscht moderne anorganische Materialien für die Energiewende. Im Mittelpunkt stehen Batterie- und Photovoltaikmaterialien sowie die Umwelt- und Elektrokatalyse. Von den Grundlagen bis hin zur industriellen Anwendung reicht das Spektrum des interdisziplinär forschenden Teams mit über 50 Mitarbeitenden.

Im ABTC arbeiten die Forschenden der TU Dresden und des Fraunhofer IWS zusammen unter einem Dach. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Material- und elektrochemischen Fragestellungen rund um Lithium-basierten Batteriezellen wie Lithium-Ionen-, Lithium-Schwefel- und Festkörperbatterien. Gemeinsame Projekte zu diesen Themenfeldern finden Sie unter Projekte.

Highlights der Zusammenarbeit

Die grundlegende Materialforschung zur Lithium-Schwefel-Batterie konnte in den zurückliegenden Jahren gemeinsam zu Prototypzellen mit einer spezifischen Energie von mehr als 450 Wh/kg geführt werden. Diese Batteriezellen sind damit deutlich leichter als heutige Lithium-Ionen-Zellen (max. 260 Wh/kg).

Für die Festkörperbatterien auf Thiophosphat-Basis wurden neue Anodenkonzepte entwickelt, die inzwischen in ersten Pouchzellen demonstriert werden können. Durch Silizium-Anoden gelingt ein stabiler Betrieb von NMC/Si-Vollzellen bei Raumtemperatur. Die Ergebnisse werden in zahlreichen Veröffentlichungen in wissenschaftlichen Fachjournalen publiziert.

Kompetenzen des Fraunhofer IWS

Chemische Oberflächen- und Batterietechnik

Chemische Oberflächen- und Batterietechnik

Am Fraunhofer IWS arbeitet ein interdisziplinäres Team an Lösungsansätzen für die Batterie von morgen – vom Material bis hin zur Zelle.
© Siegfried Michael Wagner
Am Fraunhofer IWS arbeitet ein interdisziplinäres Team an Lösungsansätzen für die Batterie von morgen – vom Material bis hin zur Zelle.

Mit Werkstoff- und Prozessinnovationen werden in der Abteilung Chemische Oberflächen- und Batterietechnik Lösungsansätze für nachhaltige und hochleistungsfähige Batteriezellen entwickelt. So kommt beispielsweise die Elektrodenproduktion durch das neue DRYtraec®-Verfahren ohne herkömmliche Lösungsmittel und energieintensive Trocknungsschritte aus.

Für die Fertigung von Lithium-Metall-Batterien bieten die Forschenden effiziente Prozesslösungen von der Herstellung dünner Lithium-Schichten bis hin zur automatisierten Assemblierung der Zellen. Die materialwissenschaftliche Erforschung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen ist die Grundlage für eine ganzheitliche Entwicklung von Lithium-Ionen-, Lithium-Schwefel- und Festkörperbatteriezellen.

Das Leistungsangebot umfasst:

  • Elektrochemische Charakterisierung von Batteriematerialien und Korrelation mit strukturellen Eigenschaften
  • Prozessinnovationen für die Elektroden- und Batteriezellfertigung
  • Aufbau und Bewertung von Batteriezellen

Video: Forschung an den Batterien der Zukunft im Advanced Battery Technology Center (ABTC)

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Der virtuelle Rundgang durch das Advanced Battery Technology Center (ABTC) in Dresden stellt Schlüsseltechnologien für die Batteriesysteme von morgen vor. Im Mittelpunkt stehen die Entwicklung neuer Batterien mit höherer Energiedichte sowie Prozesstechnologien für eine umweltfreundliche und kostengünstige Herstellung von Batteriezellen mit dem führenden Trockenfilmverfahren DRYtraec®.

Projekte

FestBatt

BMBF-Kompetenzcluster für Festkörperbatterien (FestBatt): FB2-Thio – Zellplattform Thiophosphate (FKZ: 03XP0430A), FB2-Prod – Querschnittsplattform Produktion (FKZ: 03XP0432E), Laufzeit: 11/2021-10/2024, BMBF

ecoLiga

Recycling und Resynthese von Kohlenstoffmaterialien aus Lithium-Batterien – Rückgewinnung, Aufbereitung, Wiedereinsatz und angepasstes Zelldesign (BMBF: FKZ: 03XP0354D)

KaSiLi

Strukturmechanische Kathodenadaption an Silizium- und Lithium-basierte Anodenwerkstoffe, Laufzeit: 11/2019–10/2022, (BMBF: FKZ 03XP0254 A-D)

LISA

Lithium sulphur for Safe road electrification, Laufzeit: 01/2019–07/2022, (Horizon2020: FKZ: 814471)

SLIM-FIT

Entwicklung von Li-S-Battteriezellen auf Basis von CNT-Stromkollektoren, Laufzeit: 07/2022–06/2024, (Sächsisches Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst: FKZ: 100589068) 

SoLiS

Entwicklung von Lithium-Schwefel Feststoffbatterien in mehrlagigen Pouchzellen, Laufzeit 07/2021–06/2024, (BMBF: FKZ: 03XP0395B)

News und Medien

 

Presseinformation / 11.1.2024

Siliziumnitrid-basierte Partikel als Anodenmaterial für Feststoffbatterien

 

Presseinformation / 20.4.2023

Schwefel und Silizium als Bausteine für die Feststoffbatterie

BMBF-Projekt »MaSSiF« erforscht innovatives Batteriekonzept

 

Presseinformation / 12.5.2022

DRYtraec® soll Technologieplattform werden

Bund fördert Trockenbeschichtungstechnologie des Fraunhofer IWS in Millionenhöhe