Lithium-Ionen-Batterien BASF- und KIT-Experten erforschen Vorteile mehrschichtiger Anoden

Mehrschichtige Batterieanoden haben nach Aussage der Experten vom KIT und von BASF eine höhere Energiedichte. Deshalb lohnt es sich, diesen Weg zu verfolgen.

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Die Elektromobilität ist nach Aussage von BASF ein weltweit anerkannter Faktor, um das Ziel der Klimaneutralität zu erreichen. Das klappe aber nur, wenn E-Autos ausreichend leistungsfähige Lithium-Ionen-Batterien an Bord hätten. Um deren Performance im Hinblick auf eine höhere Reichweite und in puncto kürzere Ladezeiten zu verbessern, arbeitet BASF mit einem akademischen Netzwerk daran, „intelligente Materialien und Produktionsprozesse mit reduziertem CO₂ -Fußabdruck weiterzuentwickeln“.

Die Bandbreite an Schichtkombinationen näher kennenlernen

Ein möglicher Ansatz zur Verbesserung der Kapazität und Produktionseffizienz von Lithium-Ionen-Batterien ist die Unterteilung der Elektroden in spezielle Funktionsschichten, erklären die Forscher. Das erreiche man etwa mit einer dünnen Primerschicht unterhalb der eigentlichen Anode, die die Haftfähigkeit verbessert. Gleichzeitig werde der Gesamtbindergehalt reduziert, was zu einer höheren Energiedichte führe.

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Durch die simultane Applikation mehrerer Schichten würden zusätzliche Prozessschritte unnötig und die Kosten sowie der Ausschuss deshalb verringert. Sowohl akademische Einrichtungen als auch einzelne Batteriehersteller haben nun damit begonnen, diesen Ansatz zu erforschen, heißt es weiter. Das potenzielle Spektrum der kombinierbaren Beschichtungsformulierungen ist allerdings noch unbekannt, lässt BASF wissen.

Ziel: Ausgereifte Anodenbeschichtungsprozesse

BASF und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) arbeiten auf diesem Forschungsfeld nun zusammen, um im Rahmen eines öffentlich geförderten Projekts die Randbedingungen für die Formulierung mehrlagiger Batterieschichten zu untersuchen. Das Forschungsprojekt ist übrigens Teil des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung initiierten Forschungsclusters „Batterie 2020 Transfer“. Das Resultat soll ein ausgereiftes Formulierungs- und Beschichtungsmodell für mehrlagige Batterieschichten sein.

Die BASF-Spezialisten wollen dazu ihre Formulierungserfahrungen sowie ihr Know-how in Sachen Bindertechnologie einbringen, bei Anwendungstests für die Definition des Spektrums potenziell kombinierbarer Funktionsschichten. Die Experten des KIT werden diese in bestehende Modelle für die Schichtstabilität implementieren und erweitern, so die Aufgabenverteilung.

Das Forschungsprojekt, heißt es weiter, sei eine großartige Gelegenheit, das Design künftiger Batterieprodukte zu erarbeiten. Und durch die gleichzeitige Applikation mehrerer funktionaler Schichten könne man schon heute die anspruchsvollen Anforderungen an die Lithium-Ionen-Batterien von morgen erfüllen, betonen die KIT-Entwickler.

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