Hochleistungs-Silicium-Kohlenstoff-Komposit als Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien

Spätestens im Jahr 2023 soll es marktreif sein: Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien, das zu leistungsfähigeren Energiespeichern führt. Das Material ist in den Laboren des Center for Nanointegration (CENIDE) der UDE bereits erprobt worden. Nun müssen die im Labor bereits etablierten Herstellungs- und Verarbeitungsprozesse auf die erheblich größeren Dimensionen der industriellen Fertigung übertragen werden. Es geht um optimale Prozesstechnik, Partikelcharakterisierung und den Bau von Anlagen in der richtigen Größe und Form auf Basis von Modellsimulationen. Ebenfalls genau unter die Lupe genommen wird der nächste Schritt, in dem die hergestellten Partikel zu Pasten verarbeitet und als Anodenmaterial auf Kupferfolie gedruckt werden.

HOSALIB will den Transfer geeigneter Gasphasen-basierter Syntheseverfahren von stabilen Silicium-Kohlenstoff-Kompositmaterialien vom Labor- in den Pilot- und Produktionsmaßstab erreichen und dies durch Prozesssimulationen zu Bildung und Wachstum von Partikeln und Kompositmaterialien unterstützen. Eine wesentliche Fragestellung ist der Tatsache gewidmet, wie eine langzeitstabile Funktionalität des Anodenmaterials durch eine geeignete Oberflächenstabilisierung erzielt werden kann. Dies soll in HOSALIB bereits im Herstellungsprozesses in der Gasphase realisiert werden, indem schon während der Bildung von amorphem Silicium sekundäre Reaktanden zur Oberflächenstabilisierung eingesetzt werden. Die dabei hergestellten nanoskaligen Pulver werden durch weitere Prozessschritte in druckbare Dispersionen überführt und auf Elektroden aufgetragen, wobei hier der Fokus auf der Entwicklung eines geeigneten Rolle-zu-Rolle-Verfahrens liegt. Ein besonderes Augenmerk von HOSALIB gilt dabei den Herstellungskosten, die hier durch die Fokussierung auf eine kontinuierliche, großtechnische Synthesetech-nologie adressiert werden.

Evonik nutzt die Strömungsmodelle sowie die Experimente der UDE-Experten für die eigene Pilotanlage im Industriemaßstab. „Unser erstes Ziel ist, die richtige Zusammensetzung und Form der Partikel auch im industriellen Maßstab zu gewährleisten. So können wir unseren Kunden dann maßgeschneiderte Lösungen anbieten“, erklärt Dr. Julia Lyubina, die zuständige Projektmanagerin bei Evonik.

Quellen:

https://www.enargus.de/pub/bscw.cgi/?op=enargus.eps2&q=hosalib&v=10&id=1476519

https://www.uni-due.de/2020-10-15-leistungsfaehiges-anodenmaterial-mit-evonik

(jüngste Zugriffe: 05.11.2020)