PolySafe - Steigerung der Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien durch Metall-Polymer-Komposit-Stromkollektoren

Abstract

Das Teilvorhaben der TU Braunschweig zum Projekt „PolySafe“ verfolgte zwei übergeordnete Ziele: Zum einen sollte eine geschlossenen Prozesskette zur Verarbeitung von polymerbasierten Stromsammlern (engl. Metal-Polymer-Current-Collector, nachfolgend MPCC) von der Elektroden- über die Zellherstellung bis hin zur Formierung aufgebaut werden und zum anderen sollte die erhöhte Zellsicherheit durch den Einsatz dieser Stromsammler nachgewiesen werden. Dabei kooperierten die Institute der TU Braunschweig unter dem Dach der Battery LabFactory Braunschweig (BLB) um diese Ziele zu erreichen. Das Institut für Partikeltechnik (iPAT) verfolgte dabei im Rahmen der geschlossenen Prozesskette das Teilziel, die Prozessschritte zur Elektrodenherstellung zur Verarbeitung der MPCCs zu adaptieren und nachzuweisen, dass industrienah funktionsfähige Elektroden mit bestehender Anlagentechnik hergestellt werden können. Dabei fokussierte sich das iPAT insbesondere auf die Beschichtung, die Trocknung sowie die Kalandrierung. Zudem war es das Ziel des iPATs, im Rahmen von Nagelpenetrationstest die Erhöhung der Zellsicherheit nachzuweisen. Das Institut für Füge- und Schweißtechnik (ifs) verfolgte demgegenüber das Ziel, die Konfektionierung durch Stanz- und Laserschneidprozesse an die Bedürfnisse der MPCCs anzupassen und eine Kontaktierungsmethode für Pouchzellen zu etablieren. Im Rahmen des Zellbaus konzentrierte sich das Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) auf den Nachweis, dass auch die Adaption der hier relevanten Prozessschritte (z.B. Stapeln) möglich ist, während es das Teil-ziel des Institutes für Hochspannungstechnik und Energiesysteme (elenia) war, eine materialangepasste Formierungsstrategie zu entwickeln und den Nachweis zu erbringen, dass die hergestellten Zellen funktionsfähig sind sowie die elektrochemische Performance im Vergleich zu den Referenzzellen mit herkömmlichen Metallstromkollektoren zu untersuchen.