Forschung -

Beschleunigte Batterieproduktion

Um eine Batterieelektrode herzustellen, wird Elektrodenmaterial als dünne Paste in Rechtecken auf eine Folie aus Kupfer und Aluminium aufgetragen. Kurze Abschnitte unbeschichteter Folie, die der Elektronenableitung dienen, unterbrechen das Muster. Bislang muss dafür jedes Mal der Beschichtungsvorgang beendet und neu gestartet werden, was den möglichen Durchsatz in der Produktion begrenzt und den Ausschuss erhöht.

Dem Doktoranden Ralf Diehm vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine entscheidende Verbesserung des Beschichtungsprozesses in der Elektrodenherstellung gelungen. Am Institut für Thermische Verfahrenstechnik in der Gruppe Thin Film Technology hat er gemeinsam mit dem Institutsleiter Professor Wilhelm Schabel eine schwingende Membran entwickelt, die an der Beschichtungsdüse angebracht wird und das Auftragen der Paste zyklisch stoppt. Da diese Membran viel leichter ist als mechanische Ventile, erhöht sich die Reaktionszeit und somit die Produktionsgeschwindigkeit. „Bislang waren Hersteller auf Geschwindigkeiten von etwa 30 bis 40 m/min begrenzt“, sagt Diehm. „Mit der neuen Technologie erreichen wir bis zu 150 m/min.“

Die Herausforderung bei der Beschichtung besteht darin, scharfe Kanten beim Übergang von beschichteter zu unbeschichteter Folie zu erzeugen, ohne das Material zu verschmieren. Da die Membran präziser angesteuert werden kann als mechanische Ventile, verbessert sich die Fertigungsqualität. Die Technologie soll nun als Spin-off in eine industrielle Produktion überführt werden.

Damit die Batterieherstellung von einer schnelleren Elektrodenbeschichtung profitiert, müssen sich allerdings auch die Trocknungszeiten verkürzen. Andernfalls wäre eine längere Trocknerstrecke und damit auch größere Gesamtanlage erforderlich. Philip Scharfer, Leiter der Gruppe Thin Film Technology, hat daher bereits eine wissensbasierte Optimierung des Trocknungsprozess vorgenommen, die eine Zeitersparnis von 40 % ergibt. Mit den Kooperationspartnern an der Technischen Universität Braunschweig und am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden- Württemberg (ZSW) sollen diese Forschungsarbeiten weitergeführt werden.

Auf Basis dieser beiden Innovationen kann eine typische Fertigungslinie Elektroden für bis zu dreimal so viele Batteriezellen herstellen. Damit wollen die Forscher den wachsenden Bedarf an Batterien für die Elektromobilität decken.

Firmeninformationen
Weitere Beiträge zum Thema Forschung
Alle Artikel des Ressorts
© elektronikinformationen.de 2019 - Alle Rechte vorbehalten