Neues Trocknungsverfahren für Batterieproduktion
Batteriehersteller könnten damit Zeit und Kosten einsparen
Hochschule Landshut
Hochschule Landshut
Herkömmliche Nachtrocknung sehr aufwändig
Die herkömmliche Herstellung von Elektroden und Separatoren erfolgt in Rolle-zu-Rolle-Prozessen, d.h. das Material für Anode und Kathode wird zu einer flüssigen Paste (Slurry) vermischt, die dann – ähnlich wie bei einem Siebdruckverfahren – auf Kupfer- bzw. Aluminiumfolien aufgebracht wird. Die beschichteten Folien laufen zum Trocknen durch Öfen, werden anschließend mittels mehrerer rotierender Walzen verdichtet (Kalandern) und schließlich zu großen Wickeln aufgerollt (Elektrodencoils). Da hierbei aber noch Rest-Feuchtigkeit im Material bleibt, müssen diese Rollen mit einem Gewicht zwischen 30 und 125 Kilogramm ein weiteres Mal abgerollt, nachgetrocknet und wieder aufgerollt werden.
Effektive Nachtrocknung durch neues Verfahren
Diesen letzten Schritt wollen die Projektpartner von InTenZ nun vereinfachen, indem bei dem neuen Verfahren die großen Wickel in aufgerollter Form im Trockenofen innerhalb kurzer Zeit bis in die Porenstruktur getrocknet werden sollen. „Beim herkömmlichen Verfahren dauert die Nachtrocknung zirka fünf bis sechs Stunden“, erklärt Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger, Projektleiter an der Hochschule Landshut, „mit dem neuen Trocknungskonzept können wir es unter einer Stunde schaffen. Das bedeutet eine enorme Zeitersparnis bei der Batterieproduktion. Darüber hinaus verhindern wir so auch mögliche Beschädigungen und Verunreinigungen der Folien, die durch das erneute Ab- und Aufrollen entstehen können.“
Schnellere und günstigere Produktion
Die Hochschule Landshut entwickelt dazu im Technologiezentrum Energie in Ruhstorf ein Funktionsmuster des neuen Trockenofens, das im Labor als Versuchsmodell das neue Verfahren simuliert. An ihm untersuchen die Projektpartner, wie durch bestimmte Druckprofile und Wärmeeintrag mittels gepulster IR-Strahler Wassermoleküle rasch aus dem Material entfernt und so die Feuchtigkeit schrittweise rausgezogen werden kann. „Unser Ziel ist es, nach kurzer Zeit eine 99,999-prozentige Trocknung zu erreichen“, so Pettinger. Die Simulation vorab diene dazu, die Auswirkung der Nachtrocknung auf das Trocknungsgut zu verstehen und den Prozess bezüglich Zeit- und Energieaufwand zu optimieren. Bis Mai 2020 haben die Projektpartner Zeit. Verläuft das Forschungsprojekt erfolgreich, kann die neue Technologie anschließend als Prototyp entwickelt werden und in die industrielle Anwendung gehen – und die Batteriehersteller könnten schon bald von dem zeit- und kostensparenden Verfahren profitieren.
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