Suchen

Batterieforschung

Neues Trocknungsverfahren für Batterieproduktion spart Zeit und Kosten

| Redakteur: Alexander Stark

Im Rahmen des Forschungsprojekts Intenz will die Hochschule Landshut gemeinsam mit der TU Braunschweig und dem Karlsruher Institut für Technologie das Trocknungsverfahren von Lithiumbatterien effektiver gestalten und die Batterieproduktion damit kostengünstiger machen.

Firmen zum Thema

Die beschichteten Folien werden zu sogenannten Elektrodencoils aufgerollt. Diese Rollen sollen in Zukunft mit dem neuen Verfahren im Ganzen nachgetrocknet werden.
Die beschichteten Folien werden zu sogenannten Elektrodencoils aufgerollt. Diese Rollen sollen in Zukunft mit dem neuen Verfahren im Ganzen nachgetrocknet werden.
(Bild: Hochschule Landshut)

Landshut – Lithiumbatterien haben unter anderem den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer geringen Selbstentladung sehr lange gelagert werden können. Dem entgegen wirkt jedoch Wasserdampf, der in Form von Restwasser in den Zellen zu rapidem Leistungsverlust und vorschneller Alterung führt. Ein wichtiger Schritt bei der Herstellung von Batterieelektroden und Separatoren ist daher die gründliche Trocknung bzw. Nachtrocknung der Materialien.

Die herkömmliche Herstellung von Elektroden und Separatoren erfolgt in Rolle-zu-Rolle-Prozessen, d.h. das Material für Anode und Kathode wird zu einer flüssigen Paste (Slurry) vermischt, die dann – ähnlich wie bei einem Siebdruckverfahren – auf Kupfer- bzw. Aluminiumfolien aufgebracht wird. Die beschichteten Folien laufen zum Trocknen durch Öfen, werden anschließend mittels mehrerer rotierender Walzen verdichtet (Kalandern) und schließlich zu großen Wickeln aufgerollt (Elektrodencoils). Da hierbei aber noch Rest-Feuchtigkeit im Material bleibt, müssen diese Rollen mit einem Gewicht zwischen 30 und 125 kg ein weiteres Mal abgerollt, nachgetrocknet und wieder aufgerollt werden.

Bildergalerie

Effektive Nachtrocknung durch neues Verfahren

Diesen letzten Schritt wollen die Projektpartner von Intenz (Intensive Nachtrockung von Komponenten für Lithium-Ionen-Zellen in diskontinuierlichen Trockenöfen) nun vereinfachen, indem bei dem neuen Verfahren die großen Wickel in aufgerollter Form im Trockenofen innerhalb kurzer Zeit bis in die Porenstruktur getrocknet werden sollen. Beim herkömmlichen Verfahren dauere die Nachtrocknung zirka fünf bis sechs Stunden, erläuterte Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger, Projektleiter an der Hochschule Landshut, Mit dem neuen Trocknungskonzept können die Forscher es unter einer Stunde schaffen. Das bedeute eine enorme Zeitersparnis bei der Batterieproduktion, so Pettinger. Darüber hinaus verhindere das auch mögliche Beschädigungen und Verunreinigungen der Folien, die durch das erneute Ab- und Aufrollen entstehen können.

Wissen ist Wettbewerbsvorteil Ob Branchennews, innovative Produkte, Bildergalerien oder auch exklusive Videointerviews. Sichern auch Sie sich diesen Informationsvorsprung und abonnieren Sie unseren redaktionellen Branchen-Newsletter „Forschung & Entwicklung in Chemie- und Verfahrenstechnik“.

Schnellere und günstigere Produktion

Die Hochschule Landshut entwickelt dazu im Technologiezentrum Energie in Ruhstorf ein Funktionsmuster des neuen Trockenofens, das im Labor als Versuchsmodell das neue Verfahren simuliert. An ihm untersuchen die Projektpartner, wie durch bestimmte Druckprofile und Wärmeeintrag mittels gepulster IR-Strahler Wassermoleküle rasch aus dem Material entfernt und so die Feuchtigkeit schrittweise herausgezogen werden kann. Ziel ist es, nach kurzer Zeit eine 99,999-%iger Trocknung zu erreichen. Die Simulation vorab diene dazu, die Auswirkung der Nachtrocknung auf das Trocknungsgut zu verstehen und den Prozess bezüglich Zeit- und Energieaufwand zu optimieren. Bis Mai 2020 haben die Projektpartner Zeit. Verläuft das Forschungsprojekt erfolgreich, kann die neue Technologie anschließend als Prototyp entwickelt werden und in die industrielle Anwendung gehen – und die Batteriehersteller könnten schon bald von dem zeit- und kostensparenden Verfahren profitieren.

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 45766446)