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Ein neues Verfahren könnte Batterien künftig umweltfreundlicher und günstiger machen. Forscher am Dresdner Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS haben ein neues Herstellungsverfahren mit trockenen Elektroden entwickelt. Diese vielversprechende Technologie spart giftige Lösungsmittel und Energie und wird bereits in der Praxis erprobt.
Die Vorteile von trockenen Elektroden
Normalerweise sind Batterie-Elektroden mit flüssigen Chemikalien beschichtet. Diese Methode ist sehr aufwendig, verbraucht viel Strom und ist nur unter umfangreichen Arbeitsschutzmaßnahmen möglich. Das neue Verfahren zur Trockenbeschichtung, das die Dresdner Forscher entwickelt haben, soll all das überflüssig machen.
„Die Hersteller können dadurch auf giftige und teure Lösungsmittel verzichten und Energiekosten bei der Trocknung sparen. Außerdem lassen sich mit unserer Technologie auch Elektrodenmaterialien verwenden, die sich nasschemisch kaum oder gar nicht verarbeiten lassen.“ Genau auf diese neuen Elektrodenmaterialien kommt es an, denn Elektroautos brauchen künftig Batterien mit höherer Energiedichte.
Wie das neue Verfahren abläuft
Das Verfahren funktioniert mit einem Aktivmaterial mit bindenden Polymeren, die die Forscher in einer Walzanlage verarbeiten. Dort reißen Scherkräfte ganze Molekülketten aus den Binderpolymeren, die sich dann mit den Elektrodenpartikeln wie in einem Spinnennetz verbinden. So bekommen die Elektrodenmaterialien Stabilität, ein 100 Mikrometer dicker, flexibler Elektrodenfilm entsteht. Im nächsten Schritt wird dieser auf eine Aluminiumfolie laminiert. So entsteht die neue Elektrode. Im Labormaßstab kann das IWS die Elektrodenfolien mit mehreren Metern pro Minute beschichten.
Ein finnischer Batteriehersteller erprobt die Methode schon
Die Fraunhofer-Forscher sind überzeugt, dass ihre Trockenelektrode dabei helfen kann, eine international wettbewerbsfähige Batteriezellproduktion in Deutschland und Europa zu schaffen. In Finnland gibt es bereits eine Pilotanlage für die neue Technologie: Dort beschichtet der Batteriehersteller BroadBit Batteries seine Elektroden bereits im Trockenfilmverfahren. BroadBit Batteries stellt Natrium-Ionen-Batterien her.
Schwefelbatterien und Festkörperbatterien profitieren
IWS-Projektleiter Benjamin Schumm bestätigt, dass die Nachfrage für die Technologie groß ist, auch in Deutschland. Zu den neuen Batterietypen, die von diesem Verfahren profitieren könnten, gehören vor allem künftige Schwefel- und Festkörperbatterien. Feste Elektrolyte, wie sie in Feststoffbatterien verbaut sind, können ihre Funktion verlieren, wenn sie mit Lösungsmitteln in Kontakt kommen. Lösemittelfreie trockene Elektroden sind also in diesen Fällen die bessere Alternative.
Die neue Methode will das IWS nun gemeinsam mit Industriepartnern verfeinern, etwa im vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF geförderten Projekt „DryProTex“. Projektleiter Schumm ist überzeugt, dass das Verfahren auf lange Sicht die herkömmlichen Prozesse zur pastenbasierten Elektrodenherstellung verdrängen kann.
Quellen / Weiterlesen
Dresdner Fraunhofer-Ingenieure entwickeln bessere Batterien für E-Autos | Dresdner Neuste Nachrichten
Preiswerte Energiespeicher für das Elektroauto von morgen | Chemie.de
Trockene Elektroden für günstige Batterien | pro-physik.de
Bildquelle: © Fraunhofer IWS Dresden
Wirklich interessant und anspruchsvolles, komplexes Thema. Aber. Ja könnte und ist leider im Artikel hinsichtlich der Neuheit indifferent. Vor dem Hintergrund dannn gleich die Elektromobilität auf europäischer Ebene zu bemühen naja..? Nun, welche Energiedichten und Eigenschaften der Speicherzellen konnten nachgewiesen werden? In Deutschland gab es ähnliche Ansätze bereits seit vielen Jahren, sogar kommerziell. Ich wünsche dem Projekt viel Erfolg, vielleicht kann man ja mehr erfahren. Seit vielen Jahren schon unterstütze ich F&E zu Speicherzellen im Besonderen.