Neue Separatorbeschichtungen und adaptiertes Zelldesign für zyklenstabile Lithium-Schwefel-Zellen

Zielgrößen für Verarbeitung und Anwendung:

• minimale Dicke bei ausreichend hoher mechanischer Festigkeit,

• optimierte Oberfläche für die Beschichtung,

• ausgewogene Porosität und Porengröße,

• Definition des Verarbeitungsfensters.

Die Herausforderung des Teilvorhabens besteht darin, einen polyolefinen Separator herzustellen, der den Anforderungen des Zellkonzepts in vollem Umfang Rechnung trägt und trotzdem sowohl preislich als auch qualitativ auf dem Separatormarkt konkurrenzfähig sein kann. Die biaxiale Verstreckung von Kunststoffen stellt mit den erzielbaren hohen Ausstoßmengen und niedrigen Produktionskosten eine hervorragende Basis dar.

Brückner wird anhand der gestellten Anforderungen an die Applikation mit den beteiligten Projektpartnern geeignete Folienrohstoffe selektieren. Hierfür sind vorranging höhermolekulare Polymere vorgesehen. Die Herstellung der Membranen erfolgt mittels Laborextrusion und Laborreckrahmen und ist mit einer Vermessung der Folieneigenschaften im eigenen, spezialisierten Testlabor verbunden. Die gewonnenen Erkenntnisse werden anschließend auf die Pilotanlage von Brückner übertragen, um Folienmuster für die Beschichtung herzustellen. Auf diesem Wege hergestellte Membranen mit definiertem Eigenschaftsprofil werden an die anderen Projektpartner gegeben, wo die Folien für den Einsatz in der Lithium-Schwefel-Zelle beschichtet werden. In Zusammenhang mit den Ergebnissen der Beschichtungs- und Batterieversuche werden iterativ Eigenschaften definiert, die auf den Anlagen bei Brückner optimiert werden.

Die Prognosen für das Wachstum des Lithium-Ionen-Batteriemarktes sind überwiegend positiv und prognostizieren einen zunehmenden Einsatz in elektrifizierten Fahrzeugen und stationären Anwendungen bei gleichzeitig sinkenden Kosten. In gleichem Maße nimmt die Nachfrage nach Separatoren zu. Es wird eine Erhöhung der Produktionskapazitäten von bis zu 50 Prozent in den Jahren 2015 bis 2020 erwartet. Die Nachfrage nach Produktionsanlagen für Batterieseparatoren folgt dem Batteriemarkt und ist entsprechend hoch.

Als Lieferant schlüsselfertiger Anlagen für die Verstreckung von Polymerfolien hat sich Brückner Maschinenbau GmbH mit mehr als 50 Prozent Marktanteil weltweit einen Namen erarbeitet. Erste Anlagen im Bereich der Separatorherstellung zeigen die technologische Konkurrenzfähigkeit gegenüber anderen Anbietern.

Die in diesem Projekt erwarteten Ergebnisse sollen sich positiv auf den Marktanteil Brückners im Bereich der Produktionsanlagen für Batterieseparatoren auswirken. Bereits bestehende Anlagen können von erweitertem Prozess-Know-how profitieren.

Durch günstigere und bessere Separatoren können elektrochemische Energiespeicher Markteintrittsbarrieren, insbesondere im E-Motive-Bereich, leichter überwinden, was die Verbreitung dieser Technologie positiv beeinflusst.