Ein Fraunhofer-Mitarbeiter gibt das Elektroden-Pulver in den Kalander-Walzenspalt an dert Prototypen-Anlage. Foto: Fraunhofer IWS Dresden
Fraunhofer Dresden entwickelt energiesparende und umweltfreundlichere Elektrodenbeschichtung
Dresden, 1. September 2021. Fraunhofer-Ingenieure aus Dresden haben eine neue Trocken-Beschichtungstechnik für Elektroden entwickelt, mit der sich eine energiesparende und umweltfreundliche Produktion von Auto-Energiespeichern eignet. Das geht aus einer Mitteilung des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) hervor.
Chance auf effiziente Zellproduktion in Europa
Da im neuen Fraunhofer-Verfahren die stromfressenden langen Trockungsstrecken wegfallen, könnte die „Drytraec“ genannte Elektrodentechnologie eine Akku-Massenproduktion auch in Deutschland wieder lukrativ machen. Bisher werden die meisten Batteriezellen für deutsche Elektroautos in Asien produziert – die hohen deutschen Stromkosten sind einer der Gründe dafür.
Bisher Nasschemie mit Lösungsmittel üblich
Die großen Fabriken in China und Südkorea beschichten die Elektroden für ihre Batterien derzeit meist nasschemisch mit einem Gemisch aus Aktivmaterialien, Bindern und Lösungsmitteln. Diese Schicht muss dann auf langen Heizstraßen wieder getrocknet werden, dabei verdampfen auch die Lösungsmittel.
Auf der schneller rotierenden Walze bildet sich ein feiner Beschichtungsfilm. Foto: Fraunhofer IWS Dresden
Drytraec-Technik setzt auf gewalztes Trockenpulver
Als Alternative für dieses klassische „Slurry“-Verfahren hat das IWS nun eine Technik entwickelt, bei der die Materalien ohne Lösungsmittel als trockenes Pulver auf die Elektrodenfolien aufgewalzt werden. In diesen „Kalandern“ drehen sich die Walzen entgegengesetzt und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Die dabei entstehenden Scherkräfte sorgen dafür, dass ein spezielles Bindemittel im Pulver fadenförmige Netzwerke, sogenannte „Fibrillen“, bildet, die wie eine Verankerung wirken. Zum Schluss werden die beschichten Folien zugeschnitten und in die einzelnen Batteriezellen eingesetzt.
Unterm Strich fallen bei diesem „Drytraec“-Verfahren umweltschädliche Lösungsmittel weg, außerdem können die Akku-Hersteller damit Heizstrom sparen sowie den Platz in der Fabrikhalle, den bisher die langen Trockungsstraßen eingenommen haben.
Auch für Schwefel-Akkus geeignet
„Das Einsatzspektrum der Technologie ist nicht auf eine bestimmte Zellchemie beschränkt“, erklärte IWS-Gruppenleiter Dr. Benjamin Schumm. „Die Anwendung bei Lithium-Ionen-Zellen ist genauso möglich wie bei Lithium-Schwefel- oder Natrium-Ionen-Zellen. Auch Feststoffbatterien haben wir mit im Blick. Diese werden in Zukunft eine immer größere Rolle spielen, aber die Materialien vertragen keine nass-chemische Verarbeitung. Hier liefern wir einen vielversprechenden Ansatz.“
Laut IWS funktioniert das Verfahren in Prototypen-Anlagen bereits im Endlos-Rollenbetrieb. Derzeit verhandele das Institut mit mehreren Automobil- und Zellherstellern, die an Pilotanlagen interessiert sind.
Autor: Heiko Weckbrodt
Quelle: IWS
Fraunhofer Dresden hat ein neues umweltfreundliches Beschichtungsverfahren für Elektroden entwickelt, das viel Strom bei der Auto-Akku-Produktion sparen kann.
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