“Europe has some catching up to do in battery cell production!”

In Kontakt mit dem AIT Austrian Institute of Technology GmbH kam Bernd Eschelmüller im Zuge seiner Masterarbeit, die er im Rahmen einer befristeten Diplomandenstelle an Österreichs größter außeruniversitärer Forschungseinrichtung schrieb. „Bekanntlich tragen Elektrofahrzeuge besonders im Individualverkehr wesentlich dazu bei, den Treibhausgasausstoß zu reduzieren. Li-Ionen-Batterien spielen dabei eine zentrale Rolle. Sie speichern elektrische Energie, und wie gut sie das tun, wird maßgeblich vom Produktionsprozess beeinflusst“, erklärt Eschelmüller. In seiner Abschlussarbeit untersuchte der Green Mobility-Absolvent die kritischen Produktionsparameter in der Batteriezellenfertigung, um daraus Informationen abzuleiten, die die Leistungsfähigkeit zukünftiger Batterien verbessern. „Es gibt bei der Herstellung von Li-Ionen-Batterien einen definierten Prozess, der sich in mehrere kleinere Teilschritte gliedert. In meiner Masterarbeit habe ich mich auf den Bereich der Zellassemblierung, also den Zellzusammenbau, konzentriert.“

Der Zellproduktionsprozess wird von verschiedenen Parametern beeinflusst. Bernd Eschelmüller untersuchte, welche davon wirklich kritisch sind und wieweit Fehler die Performance einer Zelle beeinträchtigen. In 16 Versuchsreihen, in die er verschiedene simulierte Fehler einbaute, identifizierte er, welche Fehler welchen Einfluss auf die Zellfunktion haben. Er quantifizierte die

Bernd Eschelmüller came into contact with the AIT Austrian Institute of Technology GmbH in the course of his master’s thesis, which he wrote as part of a temporary diploma position at Austria’s largest non-university research institution. “It is well known that electric vehicles make a significant contribution to reducing greenhouse gas emissions, especially in private transport. Li-ion batteries play a central role in this. They store electrical energy, and how well they do so is largely influenced by the production process,” explains Eschelmüller. In his thesis, the Green Mobility graduate examined the critical production parameters in battery cell production in order to gain information that will improve the performance of future batteries. “There is a defined process in the production of Li-ion batteries that is divided into several smaller sub-steps. In my master’s thesis, I focused on the area of cell assembly.”

The cell production process is influenced by various parameters. Bernd Eschelmüller examined which of them are truly critical and to what extent errors affect the performance of a cell. In 16 test series, in which he incorporated various simulated errors, he identified which errors have which influence on the cell function. He quantified the influences of the examined process parameters and carried out a screening design in order to obtain a trend of the effects of the process errors on the performance character-

Einflüsse der untersuchten Prozessparameter und führte ein Screening-Design durch, um einen Trend über die Auswirkungen der Prozessfehler auf die Leistungsmerkmale zu erhalten. In Detailuntersuchungen betrachtete er zwei Fehler genauer: den Einfluss der eingesetzten Elektrolytmenge und eines Versatzes im Zellkörper. Aus den vorliegenden Daten leitete Eschelmüller Mindestanforderungen für die Prozessgestaltung ab, insbesondere, welche Elektrolytmenge optimal ist. Seine Erkenntnisse können künftig dazu genutzt werden, die Kosten bei der Herstellung von Batteriezellen zu senken und die Qualität, Energie- und Leistungsdichte, Lebensdauer und Sicherheit von Energiespeichersystemen zu erhöhen.

Das AIT, das sich an der Schnittstelle zwischen Industrie und Wissenschaft sieht, bot Eschelmüller noch während seiner befristeten Diplomandenstelle eine Vollzeitstelle an. Seit seinem Studienabschluss im Februar 2021 konzentriert er sich jetzt voll und ganz auf seine Forschungsarbeit und freut sich darauf, bald hoffentlich mehr Verantwortung übernehmen und eigene Projekte leiten zu dürfen. Mit seinem Masterabschluss in Green Mobility ist er darauf jedenfalls gut vorbereitet. istics. In detailed investigations, he then took a closer look at two errors: the influence of the amount of electrolyte used and an offset in the cell body. From the data available, Eschelmüller derived the minimum requirements for process design, in particular which amount of electrolyte is optimal. His findings can be used in the future to lower the costs of manufacturing battery cells and to increase the quality, energy and power density, service life and safety of energy storage systems.

The AIT, which sees itself at the interface between industry and science, offered Eschelmüller a full-time position while he was still temporarily employed as a graduate student. Since graduating in February 2021, he is now fully concentrating on his research work and is looking forward to hopefully soon being able to take on more responsibility and lead his own projects. With his master’s degree in Green Mobility, he is well prepared to do exactly that.