Gemeinsam mit dem Ministerpräsident von Sachsen-Anhalt, Dr. Reiner Haseloff, dem Mitglied des Landtags Sachsen-Anhalt, Ulrich Thomas, dem Oberbürgermeister der Stadt Quedlinburg, Frank Ruch, dem geschäftsführenden Gesellschafter der Getec-Gruppe, Dr. Karl Gerhold, und dem Gründer und Geschäftsführer der elfolion GmbH, Dr. Manfred Danziger, wurde am 14. August 2024 erfolgreich die neue Pilotanlage der elfolion GmbH zur Herstellung gewebebasierter Stromkollektoren für Lithium-Ionen-Batterien gestartet. Hierbei erfolgte der Produktionsstart per Knopfdruck durch den Ministerpräsidenten.

Die von der elfolion GmbH entwickelten Stromkollektoren stellen eine neue Klasse ressourceneffizienter, dreidimensionaler Stromkollektoren in Form eines gewebten Gitters dar. Sie basieren auf ultraleichten Multifilament-Glasfäden, die zu einem Gitter gewebt und mit einer dünnen Metallschicht in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren mittels physikalischer Gasphasenabscheidung umgeben werden. Dies spart > 90 % der benötigten Kupfer- und Aluminiummetalle im Vergleich zu kommerziell eingesetzten Metallfolien und reduziert die Masse der Stromkollektoren um > 80 %. Gleichzeitig steigt die gravimetrische Kapazität von Anoden mit Graphit-Aktivmaterial und Kathoden mit LiCoO₂-Aktivmaterial um > 61 % bzw. > 16 %, während Vollzellen durch eine Steigerung von > 32 % gekennzeichnet sind. Somit kann die spezifische Energie um 11 % verbessert werden. Knopfzellen erreichen mehr als 300 Zyklen mit einem Kapazitätserhalt von 70 % und einem Coulomb-Wirkungsgrad von > 99,7 %. Erste Ergebnisse dieser von der elfolion GmbH patentierten Technologie wurden 2024 zur Publikation eingereicht. 

Der erste Nachweis der Funktionsfähigkeit in sogenannten Halbzellen wurde 2018 am Institut für Experimentelle Physik der TU Bergakademie Freiberg durch Wolfram Münchgesang und Tilmann Leisegang erbracht. Seitdem wurden die Stromkollektoren in gemeinsamen FuE-Projekten mit weiteren Partnern, insbesondere mit dem Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstoffe (ITM) der Technischen Universität Dresden und dem Lehrstuhl für Produktionstechnik von Elektromobilitätskomponenten (PEM) der RWTH Aachen in verschiedenen vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz  (BMWK) der Bundesrepublik Deutschland finanzierten Kooperationsprojekten weiterentwickelt (LiIonSK: ZF4751502JO9, revoLect: 03ETE041H, 3D-Si-Elektrode: 16BZF310B).

Mit der feierlichen Inbetriebnahme der Pilotlinie am 14. August 2024 ist nun ein wichtiger Schritt hin zur Kommerzialisierung der Technologie etabliert worden. Es lassen sich damit Stromkollektoren in signifikant größeren Mengen herstellen, mit denen erste Abnehmer aus Forschung und Industrie beliefert werden. Gleichzeitig ist damit ein wesentlicher Schritt des Up-Scalings erfolgt. 

Weitere Pressemitteilungen finden sich hier: GETEC, Tagesschau, MDR, Volksstimme 1, Volksstimme 2, Mitteldeutsche Zeitung

Tilmann Leisegang organisiert BioNanoTec-Woche 2024

Im Rahmen der BioNanoTec-Woche können sich Schülerinnen und Schüler über den Studiengang Angewandte Naturwissenschaft informieren, das Universitätsleben und die Tätigkeit von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern kennenlernen und Impulse für die Berufswahl erhalten. Organisiert wird die BioNanoTec-Woche durch Tilmann Leisegang mit Unterstützung der Studiendekanin des Studiengangs „Angewandte Naturwissenschaft“ und ihrem Stellvertreter, der Abteilung für Marketing und Studienberatung der TUBAF und allen beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern. Weitere Details zur 8. BioNanoTec-Woche finden sich hier. 

Teilnahme am Innovationstag Mittelstand des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) 

Am 13.06.2024 präsentierte Tilmann Leisegang gemeinsam mit Dr. Dominik Nuss vom Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik der TU Dresden und Dr. Jens Harhausen von der elfolion GmbH die Ergebnisse des ZIM geförderten Projekts "Entwicklung folienartiger, ressourceneffizienter, gewebebasierter Stromkollektoren für Elektroden für hochenergie- und -leistungsdichte Lithium-Ionen-Zellen aus feinsten Glas-Multifilamentgarnen und Metalldrähten (ZF4751502JO9)" auf dem Innovationstag Mittelstand des Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) als Aussteller. Er folgte damit der Einladung des BMWK aufgrund der "beeindruckenden Ergebnisse des Projekts" und vertrat so das Institut für Experimentelle Physik der TU Bergakademie Freiberg, Arbeitsgruppe Energiematerialien. Die elfolion GmbH stellte im Rahmen des "Bühnen-Talk" die Entwicklung der Innovation vor.

Der Innovationstag Mittelstand, zu dem das BMWK nach Berlin Pankow einlud, steht für innovative Projekte, leistungsstarke Unternehmen, kluge Köpfe. Unter dem Leitgedanken So geht Zukunft! – Digital. Transformativ. Resilient. konnten Besucherinnen und Besucher die kreative Energie spüren, mit der der Mittelstand die Zukunftsthemen der Gesellschaft angeht und den technologischen Wandel vorantreibt. Dazu erhielten mittelständische Betriebe und mit ihnen kooperierende Forschungseinrichtungen die Möglichkeit, bei der Open-Air-Veranstaltung ihre wegweisenden Entwicklungen vorzustellen, die mit Unterstützung der themenoffenen Innovationsförderung des BMWK realisiert werden konnten. Der Bundeswirtschafts- und Klimaschutzminister Dr. Robert Habeck war ebenfalls anwesend.  

Aufnahme von Artikel zu Materialien für Aluminium-Ionen-Leitung in die ACS "Virtual Collection" 

04/2024: Aufnahme des Artikels "Combined Theoretical Approach for Identifying Battery Materials: Al³⁺ Mobility in Oxides" in die Virtual Collection "Computational Chemistry for Materials Discovery" der American Chemical Society.

Hochdurchsatz-Screening von anorganische Kristallstrukturen findet neue Klasse von Ionenleitern mit La₃CuSiS₇-Struktur

Gemeinsam mit dem SCTMS wurde ein Hochdurchsatz-Screening der Inorganic Crystal Strcuture Database (ICSD) hinsichtlich neuer vielversprechender Ca²⁺-, Mg²⁺-, Zn²⁺- und Al³⁺-ionenleitenden ternären und quaternären Sulfide, Selenide und Telluride (∼1500 Verbindungen) durchgeführt. Ein geometrisch-topologischer Ansatz auf der Grundlage der Voronoi-Partition wurde zunächst angewendet und ergab 104 Verbindungen, die als Ionenleiter mit möglicher Kationenleitung unbekannt waren. Alle Verbindungen wurden einer Analyse der Bond Valence Site Energy Analyse unterzogen, um die Migrationsenergie zu bestimmen. Außerdem wurden die logarithmischen Abhängigkeiten von Migrationsenergie von den geometrischen Parametern der Migrationspfade ermittelt. Als Ergebnis wurden 16 von 104 Strukturen als vielversprechende Ionenleiter herausgefiltert. Schließlich ergaben Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen 11 aussichtsreichste Verbindungen mit Migrationsenergien < 1,0 eV. Darunter befindet sich eine neue Klasse von Ionenleitern mit der Struktur La₃CuSiS₇, für die ab initio molekulardynamische Berechnungen durchgeführt wurden. Diese ergaben Diffusionskoeffizienten von ∼10^–7 cm² s^–1 und Ionenleitfähigkeiten von ∼10^–2 S cm^–1 bei 300 K. Die Ergebnisse wurden der Battery Materials Database hinzugefügt. 

A. A. Kabanov, Y. A. Morkhova, V. Osipov, M. Rothenberger, T. Leisegang, Vladislav A. Blatov 
A Novel Class of Multivalent Ionic Conductors of the La₃CuSiS₇ Structure Type: the Results of Stepwise ICSD Screening.
Physical Chemistry Chemical Physics 26, 2622 (2024).