Schnellere Produktion 23.10.2014, 06:57 Uhr

Lithium-Ionen-Batterien deutlich billiger durch neues Herstellungsverfahren

Ein Schub für die Energiewende? Forscher am Karlsruher Institut für Technologie haben das Verfahren zur Herstellung von Energiespeichern etwa für E-Autos deutlich beschleunigt. Damit soll die Technologie wesentlich billiger werden.

Das KIT hat ein Verfahren entwickelt, mit dem man Elektrodenfolien besonders schnell und präzise beschichten kann. Dadurch könnte sich die Herstellung von Lithium-Ionen-Akkus deutlich verbilligen. 

Das KIT hat ein Verfahren entwickelt, mit dem man Elektrodenfolien besonders schnell und präzise beschichten kann. Dadurch könnte sich die Herstellung von Lithium-Ionen-Akkus deutlich verbilligen. 

Foto: KIT

Mit dem neuen Verfahren lassen sich pro Minute 100 Meter Elektrodenfolie herstellen. Diese beschichteten Materialien sind die eigentlichen Energiespeicher in Lithium-Ionen-Batterien, wie sie beispielsweise in Elektroautos eingesetzt und auch als Speichermedium für Erneuerbare Energien verwendet werden. Damit verdreifacht sich nach Angaben des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) das Produktionstempo – und das bei fast gleich bleibenden Kosten.

Wenn die Herstellung der Folien deutlich billiger wird, könnte das einen Schub für die Energiewende bedeuten. Derzeit entstehen weltweit beispielsweise immer mehr große Speicherkraftwerke, die gewaltige Mengen Energie aufnehmen und so als Ausgleich für die schwankenden Netzeinspeisungen aus Wind- oder Sonnenenergie dienen können – auch sie arbeiten mit Lithium-Ionen-Akkus.

Eine Arbeitsgruppe im KIT-Forschungsbereich „Thin Film Technology“ hat drei Jahre lang an dem Verfahren gearbeitet. Ein flexibles Düsensystem ermögliche nun, „beliebige Muster mit großer Präzision auch bei hohen Geschwindigkeiten zu erzeugen“. Diese Muster, die sogenannte absatzweise Beschichtung, ist wichtig für die Speicherfähigkeit der Folien.

Beschichtung mit Start- und Stoppkanten

Für die Herstellung einer Elektrodenfolie wird zunächst ein so genanntes Slurry, eine Art zähflüssiger Paste, erzeugt. Es besteht aus Aktivmaterial, das an der elektrischen Reaktion beteiligt ist, dazu Ruß, Lösungsmittel und weitere Bestandteile. Das Material wird auf eine Folie aus Kupfer für die Anode beziehungsweise Aluminium für die Kathode aufgetragen.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR-Firmenlogo
Fachbereichsleitung Grün (m/w/d) Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR
Heilbronner Versorgungs GmbH-Firmenlogo
Planungsingenieur in den Bereichen Gas und Wasser (m/w/d) Heilbronner Versorgungs GmbH
Heilbronn Zum Job 
Flughafen München GmbH-Firmenlogo
Leiter Elektrotechnik / Stromnetzprojekte (w/m/d) Flughafen München GmbH
Oberding Zum Job 
Intego GmbH-Firmenlogo
Servicetechniker / Field Service Engineer (m/w/d) - Einsatz in Kalifornien (USA) Intego GmbH
Erlangen Zum Job 
PohlCon GmbH-Firmenlogo
Anwendungsingenieur (m/w/d) PohlCon GmbH
Sumitomo Rubber Europe GmbH-Firmenlogo
Ingenieur FEA (m/w/d) Reifensimulation in Hanau Sumitomo Rubber Europe GmbH
Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen (BASt)-Firmenlogo
Bauingenieurin / Bauingenieur (m/w/d) (Master/Uni-Diplom) Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen (BASt)
Bergisch Gladbach Zum Job 
wpd infrastruktur GmbH-Firmenlogo
Erfahrener Projektleiter Bau (m/w/d) wpd infrastruktur GmbH
Universität zu Köln-Firmenlogo
Bauingenieur*in oder Architekt*in (w/m/d) mit Vertiefung im Baubetrieb bzw. Projektmanagement Universität zu Köln
wpd infrastruktur GmbH-Firmenlogo
Erfahrener Elektroingenieur (m/w/d) für nationale Wind- und Solarenergieprojekte wpd infrastruktur GmbH
wpd construction GmbH-Firmenlogo
Erfahrener Projektleiter Elektrotechnik (m/w/d) wpd construction GmbH
Bietigheim-Bissingen Zum Job 
Universität zu Köln-Firmenlogo
Ingenieur*in (w/m/d) für Energiemanagement, Nachhaltigkeit und technische Gebäudeentwicklung Universität zu Köln
Boyd Weiler GmbH & Co. KG-Firmenlogo
CAD-Konstrukteur (m/w/d) Boyd Weiler GmbH & Co. KG
Weiler-Simmerberg Zum Job 
TransnetBW GmbH-Firmenlogo
Senior Ingenieur Systemintegration und KI-basierte Performancebewertung (w/m/d) TransnetBW GmbH
Stuttgart Zum Job 
TransnetBW GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Systemführung Operative Betriebsplanung (w/m/d) TransnetBW GmbH
Stuttgart Zum Job 
Allbau Managementgesellschaft mbH-Firmenlogo
Bauprojektleiter (m/w/d) Allbau Managementgesellschaft mbH
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur* im Anforderungsmanagement DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
WipflerPLAN Planungsgesellschaft-Firmenlogo
Bauingenieur / Bautechniker Kommunaler Tiefbau (m/w/d) WipflerPLAN Planungsgesellschaft
Donauwörth, Nördlingen, Pfaffenhofen an der Ilm, Lauf an der Pegnitz Zum Job 
VINCORION Advanced Systems GmbH-Firmenlogo
Information Security Manager (all genders) VINCORION Advanced Systems GmbH
Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences-Firmenlogo
Professur "Wirtschaftsinformatik und Datenbanken mit dem Schwerpunkt IT-Venture-Design, Digital Enterprise und innovativer Lehre in Makerspace-Settings (W2)" Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences
Düsseldorf Zum Job 
Bei der „intermittierenden“ Beschichtung kommt es darauf an, dass die Start- und Stoppkanten auch bei hohen Frequenzen sauber verlaufen.

Bei der „intermittierenden“ Beschichtung kommt es darauf an, dass die Start- und Stoppkanten auch bei hohen Frequenzen sauber verlaufen.

Quelle: KIT

Das einfachste Verfahren ist, die Beschichtung durchgehend aufzubringen. Besser aber sei es, sie für nachfolgende Verfahrensschritte zu unterbrechen, erklärt Prof. Wilhelm Schabel vom KIT. Bei dieser „intermittierenden“ Beschichtung komme es dann aber darauf an, „dass die Start- und Stoppkanten auch bei hohen Frequenzen sauber verlaufen“, sagt der Forscher.

„Dies erreichen wir bei unserem Verfahren durch eine Membran, die sich im Auftragswerk, das heißt in der Düse, schnell und gesteuert hin- und her bewegt.“ Die Fließeigenschaften der Paste könnten dann auch noch im Herstellungsprozess angepasst werden.

Zielvorgabe weit übertroffen

Der Verband des Deutschen Maschinen- und Anlagenbaus (VDMA) hatte erst vor wenigen Wochen eine „Roadmap“ vorgestellt, die 15 wesentliche Herausforderungen für eine kostengünstige Batterieproduktion beschreibt, die den steigenden Bedarf decken kann. Eine davon war das Ziel einer Beschichtungsgeschwindigkeit von 100 Metern pro Minute. Mit den vorhandenen Technologien schien dieses Maß kaum erreichbar.

Der Verband zeichnete ein recht pessimistisches Bild, weil Versuche mit Bedampfen, Pulverbeschichtung oder Tintenstrahlverfahren bereits gescheitert seien. Dementsprechend großzügig setzte der VDMA als Zielvorgabe das Jahr 2030 an – kurz danach melden die KIT-Wissenschaftler Vollzug.

 

Ein Beitrag von:

  • Werner Grosch

    Werner Grosch ist Journalist und schreibt vor allem über Technik. Seine Fachgebiete sind unter anderem Elektromobilität, Energie, Robotik und Raumfahrt.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.