Team forscht zur lösungsmittelfreien Herstellung von Batterie-Elektroden
Die ressourcenschonende Produktion von Lithium-Ionen-Batterien steht im Fokus eines neuen Verbundprojekts: Koordiniert durch das MEET Batterieforschungszentrum der Universität Münster, werden fünf Partnerinnen und Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren einen Prozess für die lösungsmittelfreie („trockene“) Herstellung von Batterie-Elektroden entwickeln. Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt fördert das Vorhaben „Ganztrocken – ganzheitliche Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien basierend auf durchgehend trockenprozessierten Elektroden“ mit rund 2,5 Millionen Euro.
Während die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien bislang auf lösungsmittelbasierte Prozesse angewiesen ist, setzt das Projektteam konsequent auf eine lösungsmittelfreie Elektrodenfertigung. Dadurch können energieaufwendige Trocknungsprozesse sowie der Einsatz organischer Lösungsmittel vermieden werden. „Die Trockenprozessierung bietet große Potenziale, die Batterieproduktion deutlich energieeffizienter und ressourcenschonender zu gestalten“, erläutert Dr. Katrin Junghans, wissenschaftliche Koordinatorin des Projekts am MEET Batterieforschungszentrum. Das Team will den Prozess für eine industrielle Umsetzung weiterentwickeln. Projektmanager Dr. Markus Börner, Leiter des Forschungsbereichs „System Zelle“ am MEET Batterieforschungszentrum, betont: „Wir werden alle Schritte durch hochspezialisierte Messtechnik erfassen. Die Ergebnisse werden die Grundlage für spätere industrielle Skalierungen sein.“
Gleichzeitig verfolgen die Experten das Ziel, Zellsysteme zu entwickeln, mit denen man auf kritische Rohstoffe wie Kobalt und Nickel verzichten und stattdessen auf Silizium-Anoden sowie Lithium-Eisenphosphat-/Lithium-Mangan-Eisen-Phosphat-basierte Kathoden setzen kann. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der kontinuierlichen Prozessierung mittels Extrusionsverfahren. Neue Binder- und Materialsysteme können die starke Volumenänderung siliziumhaltiger Anoden während des Lade- und Entladevorgangs ausgleichen.
Durch die enge Zusammenarbeit von Material- und Sensorikherstellern sowie Anlagenbauern mit der universitären Forschungseinrichtung sollen die Verfahren direkt auf industrielle Produktionsprozesse übertragbar sein. Das Projekt leistet damit auch einen Beitrag zur europäischen Rohstoff- und Technologiesouveränität. Neben dem MEET Batterieforschungszentrum als wissenschaftlichem Partner sind auf industrieller Seite die Unternehmen IBU-tec, Thermo Fisher Scientific, Suragus und Matthews Engineering beteiligt, die sowohl neuartige Aktivmaterialien als auch Fertigungs- und Messtechnologien für eine kontinuierliche Trockenprozessierung entwickeln.