Pastenherstellung

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Für Energiespeicher eingesetzte Elektroden bestehen meistens aus Aktivmaterial, Leitruß und Binder. Diese sind in der Regel pulverförmig und müssen bei der Verarbeitung bestmöglich aufeinander abgestimmt, durchmischt und homogenisiert werden. Dazu wird eine Elektrodenpaste hergestellt.

Je besser und homogener die Komponenten in der Paste verteilt sind, desto weniger Additive, welche die Elektrodeneigenschaften negativ beeinflussen können, werden zur deren Stabilisierung benötigt. Erforderliche Eigenschaften, die dabei erreicht werden, sind z. B. niedriger Schichtaufbau, ausreichende elektrische Leitfähigkeit und vor allem Haftung der Elektrode zu anderen Aufbauschichten der Batterie.

Zur Prozessoptimierung setzen wir unterschiedliche Dispergierverfahren vom Labor- bis zum Pilotmaßstab ein: Dissolverrührer, Planetenmischer, Intensivmischer oder auch Inline-Dispergierer. Dabei werden sowohl Eigenschaften der Paste (elektrische und elektrochemische Eigenschaften, Partikelgrößenverteilung, Feststoffgehalt und Rheologie) als auch relevante Prozessparameter (wirkende Scherkraft und Energieeintrag) untersucht.

Im Bereich der Pastenentwicklung werden bspw. rheologische Eigenschaften ermittelt, um die der Pastenhomogenität zu bestimmen und das ideale Beschichtungsverfahren für die jeweilige Materialkombination auszuwählen. Wichtig sind dabei die Partikelanalyse im Originalzustand sowie eine Oberflächenanalyse im verarbeiteten Zustand, die mittels Partikelgrößenmessgeräte, Zetapotentialmessung und mikroskopischer Messungen (Laser, REM) durchgeführt werden.

Ein weiteres Ziel ist die aufwandsarme Fertigung, die eine energieeffiziente und ressourcenschonende Herstellung ermöglicht. Nur durch optimale Prozess- und Formulierungsstrategien können Elektroden für Energiespeicher bei möglichst geringen Material- und Leistungseintrag gefertigt werden und gleichzeitig beste elektrochemische Leistung erzielen.