Neue Batterielinie für die Prozessierung von Lithium-Metall am MEET Batterieforschungszentrum

9. August 2022 Aus Von Andreas Hasenkamp

Erweiterung der Trockenraumflächen auf 150 Quadratmeter

Lithium-Metall- und Feststoffbatterien gelten als Hoffnungsträger für die Batterie der Zukunft. Während Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Technologie der verschiedenen Batterietypen stetig weiterentwickeln, beinhaltet ihre Produktion noch zahlreiche Herausforderungen. Eine neue Produktionslinie am MEET Batterieforschungszentrum der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster ermöglicht nun den Zellbau dieser neuen Batterietypen und erweitert die Produktionsforschung am Standort. Auf insgesamt 150 Quadratmetern Trockenraum-Fläche arbeiten die Forscher mit einer deutschlandweit einzigartigen Anlage und bieten eine attraktive Kooperationsplattform für Wissenschaft und Industrie.

Neue Batteriezelltypen erfordern spezielle Produktionsprozesse

Die Produktionsprozesse sogenannter Post-Lithium-Ionen-Batterien wie Lithium-Schwefel- oder Festkörper-Batterien unterscheiden sich deutlich von der Herstellung der marktdominierenden Lithium-Ionen-Batterien. Schritte wie Elektrodenherstellung, Zellbau oder Zyklisierung erfordern andere Techniken, Herstellungsumgebungen und Maschinen. Die neue Batterielinie am MEET Batterieforschungszentrum ermöglicht genau dies: Mit der acht Meter langen Spezialanlage können die Forscher an Techniken der Laminierung, Vereinzelung und Stapelung für die Batterien der nächsten Generation arbeiten. Den Auftakt bildet eine mehrlagige Lithium-Metall-Batteriezelle. Dr. Markus Börner, Leiter des Forschungsbereichs „System Zelle“ am MEET Batterieforschungszentrum, erklärt: „Einlagige Lithium-Metall-Batteriezellen im Labormaßstab sind gängig, um Aktivmaterialien und andere Zellkomponenten zu erproben. Die Herausforderung liegt nun darin, mehrlagige Zellen für die Anwendung zum Beispiel in Elektroautos zu produzieren. Lithium-Metall ist ein sehr weiches Material, welches schnell reagiert, sodass die Arbeitsschritte der Batteriezellproduktion einer speziellen Technologie bedürfen.“

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Neben seiner Forschung zur Batteriezellherstellung von Lithium-Ionen-Batterien intensiviert das MEET Team damit seine Arbeit zum Zellbau der nächsten Generation. Prof. Dr. Martin Winter, wissenschaftlicher Leiter des MEET Batterieforschungszentrums, sagt: „Mit dieser durchgehenden Produktionslinie für die Herstellung von Lithium-Metall- beziehungsweise Feststoffbatterien ist es unser Ziel, die Grundlagen für die Produktion von Batteriezellen der nächsten Generation in Europa zu legen.“

Trockenes Raumklima schaffen für die Batteriezellherstellung

Untergebracht ist die neue Batterielinie des MEET Batterieforschungszentrums in einem Trockenraummit einer maximal wasserfreien Atmosphäre. Die energiereichen und empfindlichen Batteriematerialien müssen vor Staubpartikeln und vor allem vor Luftfeuchtigkeit geschützt werden. In einem aufwendigen Verfahren wird die Luft deshalb über ein Silicagel-Trockenrad entfeuchtet und mit einem Taupunkt von minus 60 Grad Celsius wieder in die Räume eingebracht, was in etwa einer relativen Luftfeuchtigkeit von 0,02 Prozent entspricht. Mit der Erweiterung um 50 Quadratmeter Trockenraum stehen den MEET Mitarbeitern nun insgesamt 150 Quadratmeter spezialklimatisierte Laborräume mit unterschiedlichen Fertigungslinien im Labor- und Pilotmaßstab zur Verfügung.

Die Erweiterung des Trockenraums am MEET Batterieforschungszentrum ist Teil des Projekts „ProLiFest – Veredelung und Prozessierung von Lithiumfolien und -elektroden für Feststoffbatterien“. Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung.