Schmitt

Beschreibung

Lithium-Ionen-Batterien werden auf Grund ihres vielversprechenden Potentials zunehmend für Elektromobili-tätsanwendungen eingesetzt bzw. eine Verwendung ist geplant. Auf diesem Weg sind noch weitere Verbesserungen vor allem hinsichtlich Energie- und Leistungsdichte, Produktionskosten und Langzeitstabilität notwendig. Neben der Materialentwicklung und -synthese hat auch die Optimierung des Herstellungsprozesses das Potential die Effizienz der gesamten Zelle entscheidend zu verbessern. Die Ausgangspasten sind dabei ein mindestens ternäres System aus dem Aktivmaterial, einem Polymerbinder, eventuell weiteren Additiven und einem Lösungsmittel. Durch die Flüssigphasenprozessierung bietet sich ein Beschichten der Elektroden im vordosierten Schlitzgießverfahren (Abbildung 1) an. Die Vorteile des Schlitzgießens liegen in einem weiten einsetzbaren Viskositätsbereich sowie seiner Anordnung als geschlossenem und kontinuierlichem Prozessschritt. Im Hinblick auf die anwendungsorientierte Forschung überzeugt außerdem seine einfache Aufskalierbarkeit in den Produktionsmaßstab.

Abbildung 1: Auftrag von Elektrodenpaste im Schlitzguß auf einer Versuchsanlage im TFT-Beschichtungs- und Drucklabor.

Im simultanen Auftragen mehrerer unterschiedlicher Schichten zu einem einzelnen Elektrodenfilm liegt unter anderem eine Möglichkeit die Energiedichte der Batterien zu steigern. Im Rahmen einer Bachelorarbeit sollen nun die Prozessparameter simuliert werden, bei welchen der mehrlagig beschichtete Elektrodenfilm aufreißt und keine homogene Beschichtung mehr realisierbar ist. Hierfür muss zunächst ein geeignetes Rechengitter erstellt und auf Versuchsaufbauten im TFT-Beschichtungs- und Drucklabor abgestimmt werden. Um die Simulation (Abbildung 2) durch zu führen muss weiterhin ein Modell der Pastenviskosität in die Rechnungen implementiert werden. Die Ergebnisse sind Abschließend mit den Ergebnissen einlagiger Simulationen und experimentellen Daten aus Vorgängerarbeiten sowie Literaturwerten zu vergleichen.

Abbildung 2: Simulation von Beschichtungsfehlern im Beschichtungsspalt zwischen Schlitzdüse und Substrat.