Laser in battery manufacturing: impact of intrinsic and artificial electrode porosity on chemical degradation and battery lifetime

The main goal is to develop an optimized three-dimensional (3D) cell design with improved electrochemical properties, which can be correlated to a characteristic lithium distribution along 3D micro-structures at different State-of-Health (SoH). 3D elemental mapping was applied for characterizing the whole electrode as function of SoH. It was demonstrated that fs-laser generated 3D architectures improves the battery performance regarding battery power and lifetime. It was quantitatively shown by laser-induced breakdown spectroscopy that 3D architectures act as attractor for lithium-ions. Furthermore, lateral intrinsic porosity variations were identified to be possible starting points for lithium plating and subsequent cell degradation. Results achieved from post-mortem studies of cells with laser structured electrodes (intrinsic and artificial porosity variation), and unstructured lithium-nickel-manganese-cobalt-oxide electrodes will be presented

Human hair follicle eqivalents in vitro for transplantation and chip-based substance testing : From 22nd European Society for Animal Cell Technology (ESACT) Meeting on Cell Based Technologies Vienna, Austria. 15-18 May 2011

First published by BioMed Central: Marx, Uwe ; Lindner, Gerd ; Wagner, Ilka ; Horland, Reyk ; Atac, Beren ; Hoffmann, Silke ; Gruchow, Mathias ; Sonntag, Frank ; Klotzbach, Udo ; Lauster, Roland: Human hair follicle equivalents in vitro for transplantation and chip-based substance testing : From 22nd European Society for Animal Cell Technology (ESACT) Meeting on Cell Based Technologies Vienna, Austria. 15-18 May 2011. - In: BMC Proceedings. - ISSN 1753-6561 (online). - 5 (2011), suppl. 8, O7. - doi:10.1186/1753-6561-5-S8-O7

Dynamic culture of human liver equivalents inside a micro-bioreactor for long-term substance testing : From 23rd European Society for Animal Cell Technology (ESACT) Meeting: Better Cells for Better Health Lille, France. 23-26 June 2013

Published by BioMed Central: Materne, Eva-Maria et al.: Dynamic culture of human liver equivalents inside a micro-bioreactor for longterm substance testing. - In: BMC Proceedings. - ISSN 1753-6561 (online). - 7 (2012), suppl. 6, art. P72. - doi:10.1186/1753-6561-7-S6-P72

Untersuchungen zum Trennen von polykristallinen Siliziumwafern mit frequenzverfielfachten Kurzpuls- Nd:YAG-Lasern

Mit den Anforderungen der Mikroelektronikindustrie nach immer dünneren und flexibleren Siliziumchips, die sich in Papier, Folie oder Stoff einbauen lassen, gelangen die Wafersägen an ihre Grenzen. Durch mehrere Schleif- und Polierschritte innerhalb des Herstellungsprozesses entsteht aus einer ursprünglich relativ stabilen Siliziumscheibe ein fragiles Produkt von weniger als 100 Mikrometern [40]. Das Handling und die Weiterverarbeitung dieser dünnen Wafer stellen hohe Anforderungen an die Weiterverarbeitungstechnik.Die vorliegende Arbeit soll die Möglichkeiten des Einsatzes von UV- Kurzpulslaser zum Trennen von Siliziumwafern aufzeigen. In zahlreichen Veröffentlichungen seit Ende der Neunziger Jahre wird berichtet, dass mit Kurzpulslasern prinzipiell ein Prozess zum schädigungsarmen Trennen von Siliziumwafern möglich ist. Neuere Untersuchungen zeigen erstmals, dass die Verwendung von UV- Kurzpulslasern eine Reduzierung des thermischen Einflusses auf das Material Silizium wie auch ein Arbeiten nahe des Absorptionsmaximum von Silizium ermöglicht. Die dabei auftretenden Effekte lassen unter anderem neue Potenziale in der Entwicklung des Laserstahlmikroschneidens erkennen. Demnach eröffnen sich für das Trennen von Siliziumwafern interessante neue technische Möglichkeiten. Bisher sind noch keine Serienanwendungen zum Trennen von Siliziumwafern mit UV- Kurzpulslasern veröffentlicht worden.Ausgangspunkt dieser Arbeit war ein Defizit im Hinblick auf die Untersuchungen der Verfahrensparameter und atmosphärischen Bedingungen beim Schneiden von Siliziumwafern. Während sich eine Vielzahl vorangegangener Untersuchungen vor allem mit dem Einsatz von gepulsten Nd-YAG Laser sowie der Hybridanwendung von wasserstrahlgeführten Nd-YAG Lasern (SYNOVA) und deren technologischen Einsatzmöglichkeiten beschäftigen, liegt bisher kein übergreifendes Verständnis des Zusammenhanges zwischen den verschiedenen Verfahrensparametern und dem Schneidergebnis vor. Ohne dessen Kenntnis ist ein gezieltes Vorgehen für die gewünschte Anwendung nicht möglich. Untersuchungen zum Einfluss der Laserwellenlängen von 532 nm oder 355 nm zum Schneiden von Silizium kommen nur in wenigen Veröffentlichungen vor. Aussagen zum Wirken verschiedener Laserparameter wie z.B. Pulswiederholfrequenz und Polarisation existieren in wenigen Arbeiten. Der Einfluss von Bearbeitungsstrategie, Materialeigenschaften und Umgebungsatmosphäre beim Schneiden liegen nur in wenigen Studien vor, aus denen kein eindeutiger Aufschluss über das Verhalten beim Einsatz von UV- Kurzpulslasern hervorgeht. Außerdem wurden in diesen Studien keine direkt vergleichenden Untersuchungen durchgeführt, in denen eine direkte Gegenüberstellung zu den Eigenschaften der jeweiligen Einzelparameter vorliegt, weshalb die veröffentlichten Interpretationen der Ergebnisse auch nicht immer eindeutig nachvollziehbar sind bzw. eine Reihe von Frage offen lassen.12

Laser assisted electrical contacting in multifunctional GF/PP composites

The electrical contacting of an embedded sensor yarn in a unidirectional glass fiber polypropylene (GF/PP) composite realized by laser processing was investigated. It was shown that compared to the circular drilled hole the same electrical contacting quality can be achieved at an increased mechanical performance level

Ultrafast laser filament-assisted microstructuring of polymers

Ultrafast laser filamentation can be used for 3D modification of transparent dielectrics. This phenomenon is based on the dynamic balance between nonlinear self-focusing of a beam in dielectric and plasma defocusing [1]. As a result a beam is propagating without diffracting in form of narrow plasma channel. Strongly localized excitation of dielectric medium along filamentation channel leads to refractive index change or formation of narrow cavity with very high aspect ratio. Those effects were observed in poly(methyl methacrylate) PMMA [2,3] and other polymeric media [4]. This method is often used for diffractive optical elements or waveguide fabrication. Filaments generated in water film above biodegradable polymer surface were applied as a method of micromachining [5]. In the most cases filamentation is obtained by tight focusing of femtosecond laser beam using fixed microscope objectives and/or by converting Gaussian to Bessel intensity profile [6]

Roll-to-roll suitable short-pulsed laser scribing of organic photovoltaics and close-to-process characterization

The proper long term operation of organic electronic devices like organic photovoltaics OPV depends on their resistance to environmental influences such as permeation of water vapor. Major efforts are spent to encapsulate OPV. State of the art is sandwich-like encapsulation between two ultra-barrier foils. Sandwich encapsulation faces two major disadvantages: high costs (∼1/3 of total costs) and parasitic intrinsic water (sponge effects of the substrate foil). To fight these drawbacks, a promising approach is to use the OPV substrate itself as barrier by integration of an ultra-barrier coating, followed by alternating deposition and structuring of OPV functional layers. In effect, more functionality will be integrated into less material, and production steps are reduced in number. All processing steps must not influence the underneath barrier functionality, while all electrical functionalities must be maintained. As most reasonable structuring tool, short and ultrashort pulsed lasers USP are used. Laser machining applies to three layers: bottom electrode made of transparent conductive materials (P1), organic photovoltaic operative stack (P2) and top electrode (P3). In this paper, the machining of functional ∼110...250 nm layers of flexible OPV by USP laser systems is presented. Main focus is on structuring without damaging the underneath ultra-barrier layer. The close-to-process machining quality characterization is performed with the analysis tool "hyperspectral imaging" (HSI), which is checked crosswise with the "gold standard" Ca-test. It is shown, that both laser machining and quality controlling, are well suitable for R2R production of OPV

Cold surface treatments on fiber-reinforced plastics by pulsed laser

When producing fiber-reinforced plastic (FRP) suitable for mass production, new technologies have to be developed to overcome existing challenges such as increased efficiency in resource consumption or higher process flexibility. In the past, laser processing has been shown to yield important advantages such as non-contact processing, no tool wear and high design flexibility.Pulsed laser ablation of FRP offers a promising alternative to state of the art mechanical blasting. The selective matrix removal enables a high potential to improve adhesive bonding, molding processes and coating deposition of lightweight materials, especially FRP-metal or FRP-ceramic hybrids. The resulting increase in surface area exhibits forms lock characteristics and simultaneously provides an expanded interface area. As a result, 40 % higher tensile strength can be reached in pull-off tests compared to a mechanically blasted organic sheet surface, joined by thermal spraying of aluminum on carbon fiber-reinforced epoxy (CFRP)