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Ansprechpartner

Dr. Werner Bauer

Gruppenleiter

Elektrodenentwicklung

werner bauerQsf8∂kit edu

Tel.: 0721 608-22990

Elektrodenentwicklung

Elektrodenentwicklung für Lithium-Ionen-Batterien

Additive

  • Eigenschaften von Bindern für wässrige und nichtwäsrige Pasten
  • Verarbeitung von Leitfähigkeitsadditiven
  • Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen inaktiven Elektrodekomponenten

Prozessierung

  • Dispergierung von Pulvern und Stabilisierung von Pasten
  • Wässrige Verarbeitung von Elektrodenpasten
  • Rheologische Charakterisierung
  • Beschichtung von Batterieelektroden

Produkte

  • Kathoden und Anodes für Lithium-ionen-Batterien
  • Fertigung von Pouchzellen
  • Untersuchung der Elektrodenstruktur
  • Elektrochemische Charakterisierung

Batterien können nur dann ihr volles Potential ausschöpfen, wenn nicht nur die eingesetzten Aktivmaterialien, sondern auch die anderen Elektrodenbestandteile und deren Verarbeitung berücksichtigt werden. Eine wichtige Rolle spielen hierbei die inaktiven Komponenten, die zugegeben werden, um die Leitfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften der Elektroden zu verbessern. Im Vordergrund der Untersuchungen zur Elektrodenentwicklung stehen daher Binder und Leitfähigkeitsadditive, wobei insbesondere deren Wechselwirkungen untereinander und der Einfluss auf das Aktivmaterial und die Zelleigenschaften betrachtet werden. Aktuelle Schwerpunkte bilden die Entwicklung von Pastensystemen auf Wasserbasis und die Bestimmung der Additivverteilung in den Elektroden.
Zur Herstellung von Elektroden und Labor-Pouchzellen stehen leistungsfähige Anlagen zur Verfügung, die sich an industriellen Bauformen und Fertigungsprozessen orientieren, aber dennoch eine schnelle und flexible Versuchsdurchführung erlauben, da sie auf einen sehr geringen Materialeinsatz ausgelegt sind.

Forschungsthemen

Stabilität von Pasten

Entmischungen in Elektrodenpasten (Sedimentation, Agglomeration) verursachen Defekte ► Untersuchungen zum Stabilisierungseinfluss von inaktiven Elektrodenkomponenten

Veröffentlichung

Wässrige Verarbeitung

Die Verwendung von Wasser als Lösemittel erzeugt komplexe Partikelwechselwirkungen und enge Prozessfenster ► Anpassung von Pastenherstellung, Trocknung und Verdichtung. Einsatz alternativer Bindersysteme

Veröffentlichung

Erweitertes Elektrodendesign

Reduzierung von Herstellkosten und Verbesserung der Energiedichte ► Entwicklung von Fertigungsverfahren für die lösemittelreduzierte Verarbeitung und für die Herstellung von Elektroden mit erhöhter Dicke

Veröffentlichung

 

Bestimmung der Elektrodenstruktur

Elektrodenstruktur und Verteilung von Additiven werden durch die Herstellbedingungen beeinflusst ► Entwicklung von analytischen Methoden zur Bestimmung von Gefüge-Verarbeitungs-Eigenschaftsbeziehungen

Veröffentlichung

 

 

 

 

 

 


 

 

Elektrodenfertigung

Beschichtung

  • Rolle-zu-Rolle Beschichter (KTF-S, Mathis AG)
  • Rakelauftragung
  • Arbeitsbreite bis 300 mm
  • Beschichtungsgeschwindigkeit 0,1 bis 2 m/min
  • Zwei Trocknerzonen (2 x 1 m)
  • Koronabehandlung

Kalandrierung

  • Rolle-zu-Roll- Kalander(GKL, Saueressig GmbH)
  • Walzenbreite 400 mm
  • Linenlast max. 6000 N/mm  (bei 20 mm Breite, 48 t)
  • Geschwindigkeit 1 bis 10 m/min
  • Walzentemperatur max. 60 °C

Zellbau

  • Trockenraum (Taupunkt <-50 °C im Ausgang)
  • Standardkathodengröße 50 x 50 mm2
  • Typische Testzellen mit Monolagen (Kapazität ca. 40 mAh)
  • Multilagenstapel möglich
  • Manuelle Assemblierung bis zu 30 Zellen/Tag

 

Gruppenmitglieder
Name Titel Tel. E-Mail
+49 721 608 24035 bianca ehlertTpe5∂kit edu
M. Sc. +49 721 608 24056 andreas gyulaiPvh7∂kit edu
Dr. +49 721 608 25634 ulrike kaufmannZqa5∂kit edu
M. Sc. +49 721 608 24053 andre muellerAav8∂kit edu
Dr. +49 721 608 22310 marcus muellerQaq8∂kit edu