Neuartiger Kathodenaufbau macht Batterien leistungsfähiger
Die Nachfrage nach leistungsstarken Batterien ist groß. Beispiele sind neben der Elektromobilität mobile IT-Anwendungen, der Einsatz in der Luft- und Raumfahrt oder etwa in Batterie-Speicherkraftwerken. An der Hochschule für Technik und Wirtschaft Aalen wurde ein neuartiger Kathodenaufbau entwickelt. Dieses Konzept eignet sich für Lithium-Schwefel-Batterien genauso wie für Lithium-Ionen-Batterien und erhöht die Kapazität, Energieeffizienz, Zyklenstabilität und die Energiespeicherdichte. Die Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH betreut die Patentierung der Erfindung und ist mit der Lizenzierung und Vermarktung der Innovation beauftragt.
Wenn das elektrochemisch aktive Material einer Kathode eine zu geringe elektrische Eigenleitfähigkeit aufweist, besteht das Kathodenmaterial üblicherweise aus einem Mehrkomponenten-Gemisch. Beispielsweise werden Kohlenstoffpartikel zur Erhöhung der Leitfähigkeit und Bindemittel zur Stabilisierung des Kathodenverbundes beigefügt. Das Gemisch wird dann auf den Stromsammler aufgebracht, der die Elektronen zum äußeren Stromkreis ableitet.
Der Zusatz von Bindemitteln und elektrisch leitfähigen Füllpartikeln ist nicht nur teuer, sondern begrenzt auch die Energiedichte der Kathode, da der Volumenanteil des Bindemittels und der Füllpartikel zu Lasten des Aktivmaterials geht. Ein weiteres Problem ist der relativ hohe elektrische Widerstand zwischen den Grenzflächen der leitenden Füllpartikel im Kathodenverbund.
Die drei Forscher entwickelten ein neues Kathodenkonzept, basierend auf einem neuartigen Verbundmaterial, durch das die bauliche und stoffliche Trennung von Stromsammler und Kathodenmaterial entfällt. Das Kathodenmaterial kann in einem einstufigen kontinuierlichen Herstellungsverfahren galvanogeformt oder in Bandgalvanikanlagen beschichtet werden. Durch den neu entwickelten Herstellungsprozess kann der Anteil des Aktivmaterials in der Kathode erhöht werden, da die Beimischung von Bindemitteln und elektrisch leitfähigen Füllpartikeln überflüssig ist.
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