RWTH Aachen will Batterie-Elektroden mit Laser schneller trocknen
Konkret ist es dem PEM nach eigenen Angaben gelungen, die Trocknungszeit für LFP-Kathoden und Graphit-Anoden von Lithium-Ionen-Batterien dank des Laserverfahrens um mehr als 60 Prozent zu reduzieren und damit den Energiebedarf markant zu senken. Bisher werden die frisch beschichteten Elektroden in langen Öfen getrocknet, worauf zum Teil der hohe Energiebedarf der Batterieherstellung zurückzuführen ist.
Die geringere Trocknungszeit und die Verbesserung beim Energieverbrauch (die in der Mitteilung nicht genau beziffert wird) sind nicht die einzigen Vorzüge, die der neue Prozess mit sich bringt: „Im Zuge des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Gemeinschaftsvorhabens hat das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) indes die Bahngeschwindigkeit für die Beschichtung und Trocknung in einem kontinuierlichen Prozess auf fünf Meter pro Minute verdoppeln können“, heißt es in der Mitteilung. Gleichzeitig habe sich der Platzbedarf für den Herstellungsschritt vermindert.
Die fünf Meter pro Minute sind aber noch nicht das Ende der Entwicklung: Bis zum geplanten Projekt-Ende am 30. September 2024 (gestartet ist IDEEL 2021) soll unter anderem daran gearbeitet werden, das Trocknungsverfahren auf bis zu 30 Meter pro Minute hochzuskalieren. Das wäre dann eine deutliche Verbesserung zu den aktuellen Trocknungsverfahren mit beheizten Öfen.
Mit diesen Verbesserungen dürfte sich das Verfahren auch in der Industrie durchsetzen. „Die Forschungserfolge legen nahe, dass sich das Lasertrocknen in der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien technisch und wirtschaftlich rentabel im industriellen Maßstab umsetzen lässt“, sagt PEM-Leiter Professor Achim Kampker.
Aktuell wird das Verfahren wie erwähnt mit LFP-Kathoden und Graphit-Anoden erprobt, es ist aber auch eine Weiterentwicklung bei der Materialvielfalt geplant: Die Partner arbeiten am „Münster Electrochemical Energy Technology“ (MEET)-Batterieforschungszentrum der Universität Münster derzeit an siliziumhaltigen Anoden, die die Leistungsfähigkeit der Batterien steigern sollen. „In enger Zusammenarbeit mit den Forschenden am Lehrstuhl PEM und am Fraunhofer-ILT sollen die Neuentwicklungen dann auf ihre Kompatibilität mit dem Lasertrocknungsprozess geprüft und bei Bedarf Anpassungen vorgenommen werden“, so die Aachener.
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