Formulierungstechniken für eigenschaftsoptimierte Lithiumionenbatterieelektroden
von Henrike BockholtLeistungs- und Lebensdauereigenschaften gehören zu den wichtigsten Attributen einer Batteriezelle. Die Entwicklung exzellenter Aktivmaterialien bildet dabei die wesentliche Basis. Gleichermaßen relevant ist eine optimale Prozessführung bei der Verarbeitung dieser Materialien zu Batterieelektroden und -zellen. Nur so kann die bestmögliche Übertragung der initialen Kapazitäten und Leistungseigenschaften des Aktivmaterials in das Produkt Batteriezelle erreicht werden.
Schon früh in der Prozesskette, insbesondere in der Elektrodenfertigung, werden wesentliche qualitätsbestimmende Eigenschaften der späteren Batteriezellen festgelegt. Zur Minimierung der produktionsbezogenen Verluste ist ein tiefgreifendes Verständnis der einzelnen Produktionsprozesse unerlässlich.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Prozessvariationen im Misch- und Dispergierschritt der Elektrodenproduktion. Im Fokus steht dabei die Identifikation der wesentlichen Zusammenhänge zwischen Prozessgestaltung und den resultierenden Produkteigenschaften. Hierbei zeigt sich, dass die Strukturierung des Leitrußnetzwerks eine besonders große Relevanz für die mechanischen, elektrischen und elektrochemischen Eigenschaften von Lithiumionenbatterieelektroden und -zellen besitzt. Vor diesem Hintergrund wird auch die Charakterisierung von Pulver-, Suspensions- und Elektrodeneigenschaften zur direkten und indirekten Analyse der Leitrußstruktur adressiert. Hierdurch wird die Interpretation der Wirkzusammenhänge zwischen Prozessparametern, Elektrodenstrukturen und Produkteigenschaften möglich.
