Forschungsschwerpunkte

Elektrochemische Mikrospeicher und Harvesting

Energieautarke Mikrosysteme und intelligente, autarke Sensorknoten werden in der Zukunft zu ganz neuen Anwendungen führen. Die dafür notwendige Energieversorgung muss ein integraler Bestandteil bereits in frühen Phasen der Entwicklung sein und macht das Zusammenwirken von Entwicklern, Produzenten und Endkunden notwendig. Mikrobatterien und Energie-Harvesting sind Schlüsselwörter dieser Entwicklung. Das Fraunhofer IZM arbeitet gemeinsam mit Partnern aus der Industrie und mit anderen Instituten in diesem Themenfeld in einer Reihe von Verbundprojekten. Vor allem werden die Silizium 3D-Technologien der Abteilung WLSI, aber auch innovative Leiterplatten- und Packaging-Technologien eingesetzt um Energieversorgungssysteme zu miniaturisieren und zu integrieren. Außerdem stehen die notwendigen Geräte und Ausrüstungen zur Verfügung um die elektrochemischen Aktivmaterialien bereitzustellen, zu modifizieren und zu testen. Neben den eigentlichen F&E-Dienstleistungen werden auch Tests für Batterien, Akkumulatoren und Mikrobrennstoffzellen sowie Beratungs- und Erprobungsservice angeboten.

Integrierte aufladbare Mikrobatterien

© Fraunhofer IZM
Elektronenmikroskop-Aufnahme einer Koplanar-Batterie. Die Graphit-Anode (links) wird durch einen schmalen Separatorsteg von der Kathode (Lithiumcobaltoxid) getrennt.
© Fraunhofer IZM
Silizium-integrierte Mikrobatterien
  • Optimierung von Elektrodenpasten die zur Herstellung integrierter Mikrobatterien geeignet sind
  • Vergleichende Untersuchung verschiedener Anoden- und Kathodenmaterialien, Einsatz von Nano-Tubes
  • Untersuchung von Barrieren und Verkapselungsmaterialien für Lithiumbatterien
  • Elektrochemische Simulation von Lithium-Ionenbatterien
  • 3D Strukturierung und Erhöhung der Strom- und Impulsbelastbarkeit

Wasserstoffspeicher

© Fraunhofer IZM
Galvanische Wasserstofferzeuger 2x180 Ah
© Fraunhofer IZM
Galvanische Wasserstofferezuger 6x70 Ah
Wasserstoffspeicher
Prinzip der reversiblen Wasserstoffspeicherung
Die Speicherung großer Mengen an Energie ist für die Energiewende essenziel. Das IZM arbeitet gemeinsam mit Partnern an einer neuartigen Speichertechnologie bei der die Funktionalität eines Elektrolyseurs zur Wasserstoffherstellung mit der Speicherfunktion einer Zink-Batterie kombiniert werden. Für diese Arbeiten stehen eine Vielzahl von Testständen zur Untersuchung von bi-funktionalen Katalysatoren und zur Zink-Abscheidung in Halbzellen und Vollzellen zur Verfügung sowie Computergesteuerte Teststände für größere Zellen und Stacks.

Energy Harvesting

© Fraunhofer IZM
Skihelm mit 3D gekrümmtem Solarmodul, P = 1.6 W
  • Materialentwicklung für kapazitive Wandler mit flexiblen Elektroden und hohen Dielektrizitätskonstanten
  • Designoptimierung kapazitiver Harvester
  • Systemanpassung für unterschiedliche Anwendungen
  • 3D-Solarmodule für gekrümmte Oberflächen und portable Anwendungen
  • Kleinste Solar-Mikromodule (1x1mm2)

Leistungsangebot im Bereich Mikroenergiesysteme

 

Mikrobatterien

Kundenspezifische Mikrobatterien / Materialentwicklung und Testung für Lithiumionenbatterien / Testservice für Batterien und Akkumulatoren