Entwicklung eines innovativen Pastenkonzepts für die Herstellung von Elektroden für Lithium-Ionen Batterien
Lithium-Ionen Batterien wird als elektrochemische Energiespeicher ein großes Potential für den Einsatz in Automobilen oder öffentlichen Verkehrsmitteln zugeschrieben. Darüber hinaus stellt insbesondere die Notwendigkeit der Zwischenspeicherung „grünen“ Stroms aus erneuerbaren Energiequellen eine weitere bedeutende Einsatzmöglichkeit für Lithium-Ionen Batterien dar.
In den Zellen einer solchen Batterie befinden sich zwei mittels eines Separators räumlich und elektrisch getrennte, dünne Elektrodenschichten. Bei der Zellreaktion wandern Lithium-Ionen durch den Separator hindurch von einer Elektrode zur anderen, wobei gleichzeitig ein elektrischer Strom über einen Kontakt fließt. Bei der Herstellung dieser dünnen Elektrodenschichten (Schichtdicke: zwischen. 50-200µm) wird zunächst eine Paste aus dem Aktivmaterial der Elektrode, verschiedenen Additiven und einem Lösemittel (häufig Wasser) hergestellt, die anschließend auf eine leitfähige Metallfolie aufgebracht und getrocknet wird. Als Additive kommen unter anderem Polymere zum Einsatz, die die Fließ- und Benetzungseigenschaften der Paste einstellen.
Das Ziel dieses Forschungsprojekts ist es mit Hilfe eines neuen Pastenkonzepts basierend auf Kapillarsuspensionen die Fließeigenschaften der Pasten durch Zugabe einer im Lösemittel unlöslichen zweiten Flüssigkeit in einem weiten Bereich einstellbar zu machen. Da die zweite Flüssigkeit beim Trocknen komplett verdampft lassen sich zudem höhere Aktivmaterialanteile und in Folge dessen höhere Kapazitäten der Batterie erreichen. Die Idee dieses neuen Pastenkonzepts soll nun systematisch erforscht und weiterentwickelt werden.