OptiEx - Optimierte Herstellungsverfahren für High-Load Elektroden auf Basis von Extrusionsprozessen

Abstract

Eine ressourcenschonende Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) stellt ein zentrales und missionskritisches Entwicklungsziel dar. So hatte das Forschungsvorhabens OptiEx (Optimierte Herstellungsverfahren für High-Load Elektroden auf Basis von Extrusionsprozessen) zum Ziel einen innovativen, ressourcenschonenden Prozess zur Elektrodenherstellung zu entwickeln, welcher sowohl deutlich geringere Lösemittelmengen (>80%) benötigt und auch niedrigere Energiebedarfe (ca. >50%) für die Trocknung der hochviskosen Batteriepasten ermöglicht. Um dies zu erreichen, müssen spezifisch abgestimmte Materialkombinationen und Rezepturen identifiziert und entwickelt werden, welche extrusionsbasierte Misch- und Beschichtungsverfahren bei hohen Feststoffanteilen von über 80% ermöglichen. Ein weiterer Vorteil dieser Herangehensweise ist die Möglichkeit High-Load Elektroden herzustellen, was aufgrund von Binder-Migration und Rissbildung durch konventionelle Verfahren nur eingeschränkt möglich ist. Dabei ist zu beachten, dass ideale rheologische Eigenschaften während der Prozessierung eine Grundvoraussetzung darstellen und durch den gezielten Einsatz von Prozessadditiven auch zu einer optimierten Elektroden- und Porenstruktur führen kann. Die kombinierte Funktionalität von Additiven hinsichtlich Prozessierung, Struktur, und Eigenschaften der High-Load Elektroden war jedoch zu Projektbeginn kaum erforscht und lag im Fokus der Arbeiten des MEET.