Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWSMit Innovationen in den Prozesstechnologien leisten wir einen Beitrag zu einer nachhaltigen und effizienten Produktion von Batterie-Elektroden. So ersetzt DRYtraec® heutige lösungsmittelbasierte Elektrodenbeschichtungsprozesse und verringert den Energie- und Platzbedarf drastisch. Weitere Prozessinnovationen sind nötig, um neue, leistungsfähigere Batteriematerialien einzuführen. So erarbeiten wir für die Fertigung von Lithium-Metall-Batterien Lösungsansätze entlang der Prozesskette. Unser Ziel ist jeweils der Technologietransfer in die industrielle Nutzung.
DRYtraec®
Der am Fraunhofer IWS entwickelte Beschichtungsprozess DRYtraec® erlaubt die trockene Herstellung von Batterieelektroden ohne toxische organische Lösemittel oder Wasser. Vor allem der platz- und energieintensive Trocknungsschritt der konventionellen nasschemischen Beschichtungsverfahren entfällt komplett. Das Fraunhofer IWS bietet eine gesamtheitliche Technologieplattform, um die Trockenbeschichtungstechnologie zu erforschen und für den Transfer in die industrielle Anwendung vorzubereiten.
Lithium-Metall-Anoden
Lithium-Metall-Anoden gelten als Schlüsselelement für die Batteriesysteme der Zukunft. Sie ermöglichen die Maximierung der Energiedichte sowohl in Bezug auf das Zellvolumen als auch auf die Masse. Eine Herausforderung ist die skalierbare Herstellung dünner Lithium-Schichten. Das Fraunhofer IWS hat einen Beschichtungsprozess entwickelt, der es erlaubt, Lithiumschichten weniger Mikrometer Dicke zu erzeugen. Die wichtigste Innovation liegt in einer lithiophilen Oberfläche, die eine kostengünstige und homogene Abscheidung dünner Schichten aus geschmolzenem Lithium auf metallischen Substraten ermöglicht. Die Anlagen am Fraunhofer IWS erlauben die doppelseitige Beschichtung dünner Stromableiterfolien im Rolle-zu-Rolle-Verfahren.
Kohlenstoffschichten auf Pulvern mittels Chemischer Gasphasenabscheidung (CVD)
Wenige Nanometer dünne Kohlenstoffschichten können die Eigenschaften von pulverförmigen Batterie-Aktivmaterialien entscheidend verbessern. Es entsteht eine definierte, leitfähige Grenzfläche, die die Wechselwirkung zum Elektrolytsystem oder anderen Elektrodenkomponenten positiv beeinflusst. Insbesondere Anodenmaterialien wie Grafit, Hard Carbon und Silizium profitieren von dieser Oberflächenmodifizierung und die Formierungsverluste können drastisch reduziert werden. Das Fraunhofer IWS bietet Versuche zur Kohlenstoffbeschichtung mittels CVD und die Bewertung der Materialien in Batteriezellen.
