In Batteriezellen auf der Basis von Lithium-Ionen, beispielsweise für zukünftige Elektroautos, sind die Elektrodenschichten laut einer Pressemitteilung des KIT entscheidend: Diese Aktivmaterialien speicherten die Energie.
Sowohl das Anoden- als auch das Kathodenmaterial werde als wasser- oder lösemittelbasierte Paste in einer dünnen Schicht auf je eine Stromableiterfolie aus Kupfer und Aluminium aufgetragen. Die Herstellung der Elektroden benötige viel Zeit und treibe die Investitions- und Produktionskosten nach oben.
Innovatives Beschichtungsverfahren entwickelt
Am KIT habe ein Forscherteam der Gruppe Thin Film Technology (TFT) ein innovatives Beschichtungsverfahren entwickelt, mit dem sich Elektroden für Lithium-Ionen-Batterien im Labor so schnell wie nie zuvor produzieren lassen, heißt es in der Pressemitteilung weiter.
Die nachfolgenden Prozessschritte, das heißt die Trocknung mit Strukturausbildung und Nachtrocknung, bildeten allerdings derzeit noch einen Flaschenhals, der die Erhöhung der Durchsatzgeschwindigkeit der gesamten Elekrodenherstellung verhindere. „Gerade dieser Bereich erlaubt jedoch deutliche Kosteneinsparungen in der Batteriezellproduktion“, werden die Forschenden der TFT zitiert.
Prozessschritte zusammenhängend betrachtet
Die Batterieproduktionskosten insgesamt zu reduzieren und speziell die Energiekosten bei der Elektrodentrocknung um mindestens 20 Prozent zu senken – darauf ziele das Projekt „Erhöhung der Durchsatzgeschwindigkeit in der Elektrodenproduktion durch ein innovatives Trocknungsmanagement“, kurz EPIC, teilte das KI mit.
Hier arbeiteten Wissenschaftler daran, die Trocknungsgeschwindigkeit um mindestens 50 Prozent zu erhöhen. Dabei gelte es, Qualität und Langzeitstabilität der Elektroden zu erhalten oder sogar weiter zu verbessern. „Wesentlich ist, die einzelnen Prozessschritte zusammenhängend zu betrachten und Interaktionen zu berücksichtigen“, so Professor Wilhelm Schabel.
Drei Millionen Euro Förderung vom BMBF
Die von ihm geleitete Gruppe TFT am KIT koordiniert das Projekt. Ebenfalls an EPIC beteiligt sind Professor Jürgen Fleischer vom wbk Institut für Produktionstechnik des KIT sowie Forschende am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Ulm und an der Technischen Universität Braunschweig.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert EPIC im Rahmen des Forschungsclusters ProZell II für drei Jahre mit insgesamt drei Millionen Euro. Projektstart war im August 2020. (hcn)
