La RWTH Aachen sviluppa processi di produzione scalabili per elettrodi multistrato
Nel quadro del progetto di ricerca ProMeBa, la RWTH Aachen sta sviluppando processi scalabili per elettrodi di batteria a più strati. L’obiettivo è trasferire questa tecnologia dal laboratorio a scala pilota.
Elettrodo di batteria a più strati nel progetto di ricerca ProMeBa.
Immagine: PEM RWTH Aachen
La Cattedra di Ingegneria della Produzione per Componenti di E-Mobility (PEM) presso la RWTH Aachen, insieme a diversi partner, ha avviato per la prima volta il progetto di ricerca ProMeBa a giugno 2026. Il progetto durerà fino a maggio 2029 e viene realizzato nell’ambito di un programma del Ministero federale tedesco per gli Affari economici e l’Azione climatica (BMWK).
Gli elettrodi a più strati offrono vantaggi significativi, ma sono molto più difficili da produrre rispetto alle strutture convenzionali a singolo strato. ProMeBa mira quindi a dimostrare come tali elettrodi possano essere realizzati in modo stabile e riproducibile su scala industriale. Strati con strutture diverse sono progettati per migliorare il trasporto degli ioni, aumentare la stabilità meccanica dell’elettrodo e potenziare le prestazioni nonché la durata della batteria.
All’inizio del progetto verranno studiati materiali e architetture di strato adatti per anodi e catodi. L’attenzione sarà concentrata su aspetti come il numero di strati, lo spessore di ciascun strato e eventuali gradienti di composizione. I concetti di elettrodi ottenuti verranno poi implementati e caratterizzati in laboratorio utilizzando formulazioni di slurry adattate, nonché parametri di rivestimento e essiccazione.
Elettrodi multistrato sulla strada verso la scala pilota
PEM è principalmente responsabile della formulazione e dello sviluppo dei processi per gli anodi multistrato, nonché della loro caratterizzazione su scala di laboratorio. Le conoscenze acquisite verranno successivamente trasferite alla scala pilota.
A tale scopo verrà sviluppato un modulo di rivestimento modulare che potrà essere integrato nelle attuali impianti pilota. Saranno esaminate due tecniche di rivestimento in condizioni industriali realistiche “roll-to-roll”: il rivestimento multistrato mediante stampo a due strati e il rivestimento a tenda multistrato. Il fattore decisivo è quale soluzione riesca a combinare alta qualità del rivestimento, condizioni di processo stabili e buona scalabilità.
In parallelo, verrà ulteriormente sviluppata una tecnica di misurazione integrata per la determinazione continua della viscosità delle poltiglie elettrodi. Questo approccio ha lo scopo di rilevare precocemente eventuali deviazioni nel processo e garantire una qualità degli elettrodi riproducibile.
Gli elettrodi prodotti e le celle di prova saranno inoltre esaminati elettrochimicamente. Ciò dovrebbe fornire informazioni sulle prestazioni, sulla stabilità e sull’affidabilità delle strutture multistrato sviluppate.
Il coordinatore del progetto è la Netzsch-Gerätebau GmbH. Oltre a PEM, tra i partner figurano la cattedra ISEA presso la RWTH Aachen, il Fraunhofer IKTS, l’Istituto iPAT presso la Technische Universität Braunschweig e 8inks Deutschland.
Il valore aggiunto industriale risiede principalmente nel fatto che ProMeBa non solo sviluppa nuove strutture elettrodi, ma tiene conto anche della loro produzione fin dalle fasi iniziali. I partner del progetto mirano a creare una tecnologia “compatibile con l’uso immediato” che consenta di ampliare selettivamente le infrastrutture produttive esistenti, invece di costruire linee di produzione completamente nuove per elettrodi multi-strato.
ProMeBa si unisce così a una serie di progetti di ricerca che collegano più strettamente lo sviluppo dei materiali alla produzione su larga scala. Ad esempio, il progetto MoSiLIB guidato dall’AIT sta lavorando a un anodo composito realizzato con silicio e solfuro di stagno, esplorando al contempo la scala semindustriale della sintesi e della produzione di elettrodi a base d’acqua. Mentre MoSiLIB si concentra principalmente sullo sviluppo di nuovi materiali per anodi, ProMeBa si focalizza maggiormente sulla questione di come architetture elettrodi complesse possano essere integrate in modo riproducibile nei processi di produzione esistenti.
