21.05.2022
Technologien
DRYtraec® soll Technologieplattform werden
Der am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS entwickelte Beschichtungsprozess DRYtraec® erlaubt die trockene Herstellung von Batterieelektroden ohne toxische organische Lösemittel oder Wasser. Vor allem der platz- und energieintensive Trocknungsschritt der konventionellen nasschemischen Beschichtungsverfahren entfällt komplett. Neben Umweltschutzaspekten ergibt sich ein enormes Potenzial zur Kostenreduktion in der Batteriezellproduktion. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert nun ein Vorhaben mit 3,7 Millionen Euro, das die Trockenbeschichtungstechnologie zu einer gesamtheitlichen Technologieplattform ausbauen wird.
Mehrere Prototypen von Beschichtungsanlagen auf DRYtraec®-Basis haben die Forschenden am Fraunhofer IWS bereits mit Partnern aus der Industrie aufgebaut. Diese beschichten Elektroden für Lithium-Ionen-, Feststoff- oder auch Lithium- Schwefel-Batterien kontinuierlich und skalierbar im Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Die Leistungsfähigkeit der Elektroden steht den herkömmlich im sogenannten „Slurry- Verfahren“ hergestellten Elektroden in nichts nach und ist in einigen Punkten sogar überlegen. Der Fokus der Wissenschaftler lag bislang auf der Entwicklung effizienter Beschichtungsabläufe. Vor- und nachgelagerte Prozesse oder begleitende Analytik finden hingegen häufig noch in zeitaufwändigen und diskontinuierlichen Prozessen statt.
DRYplatform nimmt gesamte Prozesskette in den Blick
Um Industrieanforderungen besser gerecht werden zu können, soll das Projekt „DRYplatform“ die gesamte Prozesskette vom Rohmaterial über den Wickelprozess bis hin zur fertigen Elektrode als kontinuierliche und aufeinander abgestimmte Folge von Einzelprozessen abbilden. Ziel des Vorhabens ist es, die DRYtraec®- Beschichtungstechnologie durch Anlagen- und Gerätetechnik speziell für die begleitenden Prozessschritte zu erweitern. Auf diese Weise wird eine innovative und umfassende Technologieplattform zur lösemittelfreien Elektrodenherstellung realisiert, deren Funktionsfähigkeit die Forschenden in einer technologierelevanten Umgebung demonstrieren wollen.
DRYplatform soll künftig eine umfassende und effiziente Betrachtung von Material-Prozess-Eigenschaftsbeziehungen in der Forschung und Entwicklung an Batterieelektroden aus trockener Herstellung erlauben. Die Plattform ermöglicht es dem Fraunhofer IWS, das revolutionäre Trockenfilmverfahren in die bundesweiten Forschungsaktivitäten einzubinden und dort als Alleinstellungsmerkmal zu etablieren. Darüber hinaus bietet sie ein Angebot an Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette, gezielte Fragestellungen, Materialinnovationen oder andere innovative Entwicklungen inklusive ihres Einflusses auf den Gesamtprozess schnell, zielgerichtet und umfassend auf hohem technologischen Reifegrad bewerten zu können.
Geplante Erweiterungen in vier technologischen Modulen
- Pulvervorbehandlung: Installation skalierfähiger Anlagen, die eine kontinuierliche Materialvorbehandlung ermöglichen
- Elektrodenherstellung: Realisierung eines präzisen kontinuierlichen Dosier- und Fördersystems für Trockengemische, Kombination mit der bestehenden DRYtraec®- Anlagentechnik sowie Aufbau einer intelligenten Elektrodenkonfektionierung
- Analytik: Zusammenstellung eines umfangreichen Analytikpakets für Fragestellungen des Online-Prozessmonitorings sowie Einzelproben im Zusammenhang mit vernetzter Datenauswertung für ein umfangreiches Verständnis von Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen
- „Microenvironments“: Kapselung der Anlagen zur zukunftsgewandten Erforschung von Prozessen für Batteriematerialien der nächsten Generation
(Quelle: Presseinformation des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS)
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