Beschichtungsprozesse

Innerhalb der Prozesskette zur Fertigung von Lithium-Ionen-Batterien nehmen die Teilschritte Beschichten und Trocknen eine zentrale Rolle ein, da hier aus einer flüssigen Suspension ein festes Verbundmaterial hergestellt wird. Fehler und Inhomogenitäten werden während des Beschichtens und Trocknens in der Elektrode fixiert und wirken sich dadurch direkt auf die Qualität der späteren Batteriezelle aus. Um diese meist empirisch betrachteten Bereiche der Produktionskette besser erfassen zu können, besitzt die Arbeitsgruppe Elektrochemische Speichertechnik mehrere diskontinuierlich und kontinuierlich arbeitende Beschichtungsanlagen mit integrierter Trocknung. Dadurch ist es möglich die Elektrodenherstellung vom Labor- bis in den industrierelevanten Technikumsmaßstab abzubilden. Flexible Rakelverfahren mit Kontakt- oder konvektiver Trocknung ermöglichen die Realisierung von strukturierten Elektroden und dienen als Standardprozess zur Beschichtung von Elektrodensuspensionen die eine zielgerichtete Partikelkonditionierung oder Prozessvariation erfahren haben. Sie sind auch für geringe Mengen an Suspension einsetzbar und ermöglichen somit die Herstellung von Elektroden aus neuartigen Entwicklungsmaterialien. Um auch industrierelevante Forschung betreiben zu können und genügend homogenes Elektrodenmaterial für langwierige Versuchsreihen zu erhalten wird eine kontinuierliche Beschichtungsanlage eingesetzt, welche mit unterschiedlichen Auftragswerken ausgerüstet werden kann. Standardmäßig wird ein kombiniertes Kommarakel-Verfahren mit einem indirekten Reverse Roll-Schichtübertrag als flexible Grundeinheit zur Übertragung der gewonnen Kenntnisse in den Technikumsmaßstab genutzt. Als Alternative und zur Verarbeitung von z.B. hochviskosen Elektrodensuspensionen steht eine Schlitzdüse zur Verfügung. Beide Verfahren können für eine einseitige Mehrfachbeschichtung nass-auf-nass kombiniert werden. Ein Suspensionsauftrag auf bereits getrocknete Schichten sowie ein zweiseitiger Auftrag, auch intermittierend (sog. Pattern-Beschichten) sind ebenfalls möglich. Um die so beschichteten Substrate trocknen zu können, stehen 6 m Trocknungsstrecke zur Verfügung mit der der Einfluss der Trocknungsparameter (Verweilzeit, Trocknungstemperatur, Gebläseintensität, Trockneratmosphäre, Anströmung, etc.) auf die Elektrodeneigenschaften (z.B. Haftfestigkeit, Porosität, Homogenität, etc.) untersucht werden kann.


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