Perspektiven: Energieeffiziente Batterieelektroden-Produktion

Die Produktion von Lithium-Ionen-Batterien ist mit einem hohen Energieaufwand verbunden. Die Elektrodentrocknung ist der energieintensivste Prozess in der Prozesskette. Bei der Trocknung wird das Lösungsmittel der Elektrodensuspension verdampft. Dadurch verfestigt sich die Elektrodenschicht auf der Stromabnehmerfolie und bestimmt im Wesentlichen deren poröse Struktur, die einen direkten Einfluss auf die Zellleistung hat. Die Trocknung erfolgt in einem konventionellen Rolle-zu-Rolle-Verfahren in Konvektionsöfen mit Längen von bis zu 80 Metern. Die eingeblasene Heißluft dient sowohl der Erwärmung der Suspension als auch dem Abtransport des verdampfenden Lösungsmittels. Die Trocknung über das Medium Heißluft erfordert große Energiemengen, da die Wärmeübertragung sehr ineffizient ist.

Innovative Technologien wie Infrarot-, Laser-, Mikrowellen- oder Induktionserwärmung beruhen auf einem direkten Wärmeeintrag in die Suspension oder, im Falle der Induktionserwärmung, in den Stromabnehmerfilm. Sie haben das Potenzial, den Energiebedarf des Trocknungsprozesses erheblich zu senken.

In einem neuen Perspektivpapier zeigen Wissenschaftler der Technischen Universität Braunschweig die Potenziale und Herausforderungen bei der Umsetzung dieser innovativen Beheizungstechnologien für die großtechnische Elektrodenproduktion auf.

In mehreren staatlich geförderten Forschungsprojekten (ePIC, NEWBIE) forschen die Wissenschaftler der Technischen Universität Braunschweig und ihre Partner daran, diese innovativen Heiztechnologien besser zu verstehen, um einen Roll-out in die Industrie zu realisieren.