Wetenschappers van het Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hebben de snelheid voor de productie van elektrodefolie met speciale coating verdrievoudigd tot 100 m/min. Dit wordt mogelijk gemaakt door een flexibel spuitsysteem, dat ook bij hoge snelheden willekeurige patronen met grote nauwkeurigheid realiseert. Dankzij deze nieuwe technologie kan men tot 300% meer elektrodefolie produceren, waardoor lithium-ion batterijen beduidend goedkoper kunnen worden vervaardigd.
Lithium-ion batterijen zijn belangrijk voor de energietransformatie, of het nu gaat om opslag van energie uit fluctuerende duurzame bronnen of voor de aandrijving van elektrische voertuigen. Maar de hoge kosten van deze batterijen vormen nog steeds een hindernis.
Een werkgroep van het onderzoeksgebied Thin Film Technology (TFT) aan het Institut für Thermische Verfahrenstechnik van KIT is het gelukt om de snelheid van de intermitterende productie van elektrodefolie (die eigenlijk de energiebuffer vormt) op te voeren naar 100 m/min. De medewerkers ontwikkelden in het kader van het project Competence E een volledig nieuw soort coatingtechnologie, die niet alleen continu de coating maar ook patronen met hoge precisie kan verwerken.
Batterijelektroden
Bij de productie van elektrodefolie wordt een mengsel van actief materiaal, roetdeeltjes, bindmiddel, oplosmiddel en additieven op een substraatfolie van koper (voor de anode) of aluminium (voor de kathode) aangebracht. De coating kan continu worden aangebracht, maar het is beter om deze voor de volgende processtap te onderbreken. Bij dit intermitterend coaten is het belangrijk, dat de begin- en eindpunten ook bij een hoge frequentie regelmatig verlopen.
Bij het nieuwe proces bereiken de onderzoekers dat met behulp van een membraan, dat in de sproeikop zit en snel en gecontroleerd heen en weer beweegt. Dit proces heeft verder geen bewegende delen en dat maakt het mogelijk om de hoge frequenties tot wel duizend elektrodepatronen te halen bij zeer nauwkeurige coatingkwaliteit. Speciale instellingen van het membraan maken het mogelijk om de vloei-eigenschappen van de pasta later in het proces aan te passen.
De wetenschappers hebben met een gelijksoortig proces al in een pilotfase elektroden vervaardigd voor elektrische voertuigen. In combinatie met de ook bij het KIT ontwikkelde ‘Helix-technologie’ voor gewikkelde lithium-ion batterijen biedt het nieuwe coatingproces de mogelijkheid om op kostengebied een leidende positie in te nemen.
