多层电极横截面的扫描电子显微镜:不同的活性材料用于层s并同时施加。功劳:卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员Joyce Schmatz、MaP -微结构和孔隙有限公司和Jana Kumberg开发并成功测试了一种用于同时涂覆和干燥两层电极的创新概念。干燥时间可以减少到20秒以内，相当于通常生产时间的一半到三分之一，而不会造成电池容量损失。借助这一概念，锂离子电池可以更快、更低的成本生产出来。结果发表在《能源技术》杂志上。电动汽车对未来的移动性至关重要。这将导致对强大而廉价的电池的需求不断增长。在锂离子电池中，电极层至关重要，因为这些活性材料储存能量。然而，电极的涂覆和随后的干燥导致大部分电池生产成本。一个大的成本降低潜力在于过程工程。由威廉·沙贝尔教授和菲利普·沙费尔博士领导的薄膜技术小组的研究人员多年来一直在这一领域进行研究。他们已经成功地大大提高了涂布速度，并开发了一种创新的干燥工艺。现在，该集团已结合涂层和干燥在一个同步的概念。研究结果发表在《能源技术》杂志上，主要作者是KIT的博士研究员Jana Kumberg。薄膜晶体管在全球最大的电池研究平台之一——电化学储能中心乌尔姆和卡尔斯鲁厄开发电极生产技术。
更便宜的产品
沙贝尔解释说:“我们的工作表明，原则上，我们可以更快地管理生产电池所需的所有工艺步骤，从而在不影响质量的情况下降低未来的成本。通常电极干燥时间长达1分钟，生产速度为每分钟100米或更高，需要很长的干燥线。在电极具有高涂层重量的情况下，这几乎不可行并且非常昂贵。这个新概念是基于为这些层使用不同的活性材料并同时应用它们的想法。一层负责粘合，另一层负责比容量。这种层结构能够以非常高的干燥速率制造，干燥时间缩短到三分之一。
电极测试:在3C快速充电的情况下，快速干燥的多层和慢速干燥的单层在容量上没有差异。正如所料，快速干燥的单层显示出相当大的损失。信用:Jana Kumberg，KIT电极层特性的特定分布
尽管干燥时间缩短，但不会出现容量损失。电池的续航时间保持不变，在所谓的3C循环(即20分钟的快速充电时间)的情况下也是如此。在他们的研究中，科学家们在阳极的厚度上应用了不同的活性材料，结果不同的性质被特别地分布在电极层中。这样，电极可以定制，并具有更好的机械和电化学性能。“我们已经取得了第一个有希望的结果，”沙贝尔说。“现在，我们将致力于工业实施。”目前，该集团正在研究如何将同步概念转移到工业规模。为此，它使用高性能喷嘴和激光干燥模块测试纯对流干燥。
联邦教育和研究部(BMBF)在不同的研究集群项目中资助了500多万欧元的研究。“我们的研究表明，原则上有可能将电池生产速度提高200%到300%，”沙贝尔说。现在，研究结果正被转移到其他材料中，并用于优化POLiS后锂存储卓越集群中的钠离子电池电极。
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