Fördergeber: BMBF
Ansprechpartner: Marcella Horst
Zusammenfassung des Gesamtprojektes:
Der derzeitige Stand der Technik bei der Herstellung von Elektroden für Lithium-Ionen-Batterien ist eine lösungsmittelbasierte Prozessroute. Die Trocknung dieser beschichteten Elektrodensuspensionen ist sehr energie- und zeitintensiv. Darüber hinaus ist der Platz- und Investitionsbedarf einer solchen Trocknungsanlage im industriellen Maßstab außerordentlich hoch. Diesem Aufwand steht ein neu zu etablierendes Trockenbeschichtungsverfahren gegenüber. Bei dem Verfahren können (toxische) Lösungsmittel, eine kostenintensive Trocknung und eine aufwändige Emissionsbehandlung vermieden werden.
Dieses Projekt bündelt alle notwendigen Kompetenzen aus Industrie und Wissenschaft für die ganzheitliche Entwicklung einer Trockenbeschichtung für Kathoden zum Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien (LIB). Ein hybrider Ansatz verbindet die LIB-Materialentwicklung mit der Prozess- und Anlagenentwicklung mit dem Ziel, hochskalierbare und wettbewerbsfähige Prozesse und Produkte in die Industrie zu transferieren. Insgesamt eröffnet das Projekt ökonomische und ökologische Wettbewerbsvorteile, z.B. durch den Verzicht auf das toxisch kritische N-Methyl-2-Pyrrolidon (NMP) und eine erhebliche CO2-Reduktion. Die Materialsynthese und -entwicklung zielt auf eine Adaption und Optimierung der LIB-Materialien für den Trockenbeschichtungsprozess zur Realisierung der geforderten Elektrodeneigenschaften ab. Dazu gehört die Rezepturentwicklung ebenso wie das Verständnis der Entstehung und Auswirkung der Mikrostruktur unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen für eine lösungsmittelfreie Prozessführung. Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal des Projektes ist die Verfahrens- und Anlagenentwicklung eines effizienten industriellen Prozesses im Hinblick auf den Durchsatz in Kombination mit der Produktentwicklung. Dies beinhaltet die gemeinsame Betrachtung von skalierbaren Mischprozessen für die diskontinuierliche Materialaufbereitung im Chargenmischer und die kontinuierliche im Extruder, die kontinuierliche Pulverförderung und -handhabung sowie den ein- und mehrstufigen Beschichtungsprozess im speziell angepassten Mehrwalzenkalander. Die Identifikation von Potenzialen im Hinblick auf die Industrialisierung der Verarbeitungsprozesse steht dabei stets im Fokus.
Ziele und Aufgaben des iPAT:
Projektpartner: