Ein neues Forschungsprojekt mit dem Titel „Ganztrocken“ hat das Potenzial, die Batteriefertigung der Zukunft zu revolutionieren. Ins Leben gerufen am MEET Batterieforschungszentrum der Universität Münster, wird das Projekt mit 2,5 Millionen Euro vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördert. In einer Laufzeit von drei Jahren verfolgt das Projekt das Ziel, einen Prozess zur lösungsmittelfreien Herstellung von Batterie-Elektroden zu entwickeln.

Der innovative Ansatz des „Ganztrocken“-Projekts zielt darauf ab, die energieaufwendigen Trocknungsprozesse und den Einsatz von organischen Lösungsmitteln zu vermeiden. Dies wird durch einen Fokus auf die kontinuierliche Prozessierung mittels Extrusionsverfahren erreicht. Projektmanager Dr. Markus Börner, der den Forschungsbereich „System Zelle“ am MEET leitet, betont die Bedeutung von hochspezialisierter Messtechnik, um alle Schritte zur industriellen Skalierung zu erfassen.

Vorteile der Trockenprozessierung

Der fortschrittliche Herstellungsprozess könnte nicht nur die Umweltbelastung reduzieren, sondern auch die Produktionskosten senken. Traditionelle Verfahren zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien nutzen häufig toxische Lösungsmittel wie N-Methylpyrrolidon (NMP), das etwa 14,5 Prozent der Zellherstellungskosten ausmacht und hohe Energiebedarfe während der Trocknungsphase verursacht. Diese Herausforderungen möchte das Projekt aus der Welt schaffen, indem es auf umweltfreundliche und ökonomische Prozesse setzt.

In den Vorversuchen des Projekts wurde bereits erfolgreich die mechanische und elektrochemische Leistungsfähigkeit von Elektroden untersucht. Dabei kommt es zu vergleichbaren Ergebnissen in Bezug auf Hochstromfähigkeit und Zyklenstabilität zwischen lösungsmittelfrei hergestellten und konventionellen Kathoden. Besonders vielversprechend sind die Resultate der elektrischen Leitfähigkeit, die mit speziellen Methoden gemessen wurden.

Zusammenarbeit und Technologieentwicklung

Das Projekt sieht eine enge Zusammenarbeit zwischen Material- und Sensorikherstellern, Anlagenbauern und universitären Forschungsinstitutionen vor. Die Industriepartner IBU-tec, Thermo Fisher Scientific, Suragus und Matthews Engineering werden in die Entwicklung neuer Binder- und Materialsysteme einbezogen. Ziel ist eine Batterieproduktion, die auf kritische Rohstoffe wie Kobalt und Nickel verzichten kann. Hierbei kommen Silizium-Anoden sowie Lithium-Eisenphosphat- und Lithium-Mangan-Eisen-Phosphat-basierte Kathoden zum Einsatz.

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Die Bedeutung eines innovativen Verfahrens zur Kathodenfertigung in einem (teil-)kontinuierlichen Prozess wird durch die Anforderungen an die Fertigungstechnologie verdeutlicht. Die Optimierung der Prozesse, die Sicherheit und Qualität von Batterien steigern sollen, bildet einen wichtigen Aspekt in der Zielsetzung des Projektes. Durch diese Forschung wird auch ein wesentlicher Beitrag zur europäischen Rohstoff- und Technologiesouveränität geleistet.

Zusammengefasst beleuchtet das „Ganztrocken“-Projekt die dringende Notwendigkeit für nachhaltig produzierte Batterien und könnte die nächste Generation von Energiespeichern nachhaltig verbessern. Die erreichten Erkenntnisse zur mechanischen und elektrochemischen Effizienz bieten eine vielversprechende Perspektive für die Batterieindustrie.

Für weitere Informationen zu den neuen Entwicklungen in der Batteriefertigung könnte folgende Links von Interesse sein: Universität Münster, FH Campus Wien und Fraunhofer ISE.