06 Feb Lasertrocknung von Rolle-zu-Rolle-Elektroden gelungen
Erstmals gelang die Herstellung lasergetrockneter Anoden und LFP-Kathoden im Rolle-zu-Rolle-Verfahren, berichteten nun die Partner des IDEEL-Forschungsprojekts (Implementation of Laser Drying Processes for Economical & Ecological Lithium Ion Battery Production) unter der Führung von Laserline. Basierend auf industrierelevanten Elektrodenpasten konnte am Lehrstuhl PEM (Production Engineering of E-Mobility Components) der RWTH Aachen eine Prozessierbarkeit wässriger LFP-Kathoden ((Lithium-Ferrophosphat-Akkumulator) und Anoden in der Prototypenanlage am eLab nachgewiesen werden, berichten die Forscher. In Kooperation mit dem Batterieforschungszentrum MEET (Münster Electrochemical Energy Technology) ließen sich die Qualitätseigenschaften evaluieren und optimierte Elektrodenpasten entwickeln.
Laser- und Hybridtrocknung
Trocknungszone mit Übergang zwischen nass und trocken bei unsichtbarem Laserstrahl. Bild: Laserline
Für die Demonstrationsversuche wurde ein Laserline-Hochleistungsdiodenlaser mit Zoomoptik in der dortigen Folienbeschichtungsanlage integriert, um das Aktivmaterial mit einem homogenen Laserspot zu trocknen. Die Temperaturverteilung auf der Elektrode wurde mittels einer Thermografiekamera von Optris überwacht. Der Proof-of-Concept erfolgte nach Angaben der Forschungspartner bei einer Bahngeschwindigkeit von 1,3 m/min, wobei sowohl eine reine Lasertrocknung als auch eine hybride Trocknung mit Laser und nachgeschaltetem Konvektionsofen erfolgreich demonstriert werden konnten.
Anhand der ersten Ergebnisse soll der Fertigungsprozess bei einer reinen Lasertrocknung den Energieverbrauch in der Elektrodenfertigung um bis zu 85 % senken. Die Untersuchung des Hybridprozesses soll zudem gezeigt haben, dass im Vergleich zur reinen Konvektionstrocknung durch eine zusätzliche Laserstation die doppelte Trocknungsgeschwindigkeit erreicht werden kann. Vergleichende Benchmark-Analysen der Qualitätseigenschaften von konvektions- und lasergetrockneten Elektroden, wie Restfeuchte des Aktivmaterials oder Adhäsion der Beschichtung auf der Trägerfolie, soll diese Produktivitätssteigerung bestätigt haben.
Für Neuanlagen und zum Nachrüsten
Die bisherigen Projektergebnisse demonstrieren laut den Wissenschaftlern, dass der Verfahrensansatz nicht nur für Neuanlagen geeignet ist, sondern auch, dass bestehende Konvektionsöfen mit einer entsprechenden Lasertrocknungstechnik nachrüstet werden können.
Im weiteren Projektverlauf ist die Skalierung der Bahngeschwindigkeit auf 10 m/min (Fraunhofer ILT) und zum Projektende auf 30 m/min (Coatema Coating Machinery) geplant. Dazu entwickelt Laserline nach eigenen Angaben derzeit Optiken, um einen großflächigen Laserspot zu erzeugen. Erste Forschungsergebnisse sollen zudem darauf hinweisen, dass perspektivisch eine Reduzierung der Anlagengröße um Faktor 10 möglich sein wird.
Quelle: www.laserline.de
Bild: www.ilt.fraunhofer.de
