Über das Stofftransport- und Sorptionsverhalten im Nachtrocknungsprozess von Elektroden für Li-Ionen-Batterien
Jochen Eser
Ihre derzeit überlegenen Eigenschaften in Verbindung mit der besonderen Flexibilität für eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten sorgen dafür, dass Li-Ionen-Batterien den Strom für Millionen Menschen in mobilen Kleingeräten, als stationäre Speicher und in zunehmendem Maße als Antriebsquelle von Automobilen speichern. Schon vor über zwanzig Jahren wurde festgestellt, dass diese Eigenschaften einer Li-Ionen-Batterie durch die Konditionierung von Teilen der Prozessumgebung im Herstellungsprozess und durch den Restlösemittelgehalt der Elektroden der Batterie beeinflusst werden. Demzufolge ist die Luftfeuchte in Teilen der Prozesskette streng kontrolliert und der Reduzierung von Spurenfeuchte ist ein eigener Prozessschritt gewidmet – die Nachtrocknung – was sich in den Herstellungskosten von Li-Ionen-Batterien niederschlägt. Eine kostengünstigere Herstellung der Batterien ohne Minderung ihrer Eigenschaften kann erreicht werden, sofern ein tiefgreifendes Prozessverständnis der Reduzierung von Restlösemittel und der Wechselwirkung mit feuchter Luft vorliegt.
Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Untersuchung grundlegender Zusammenhänge im Nachtrocknungsprozess von Elektroden und Separatoren für Li-Ionen-Batterien. Typische Elektroden und ihre Materialien werden auf ihre Feuchteaufnahme und -abgabe hin untersucht. Dabei kommen unterschiedliche experimentelle Methoden zum Einsatz, deren Messdaten mit Modellen beschrieben werden. Ergebnisse der Untersuchungen können herangezogen werden, eine Prozessmodellierung des Nachtrocknungsprozesses und der Feuchteaufnahme in der Produktionsumgebung zu modellieren und dadurch Stellschrauben für Kosteneinsparungen aufzuzeigen.
