La RWTH Aachen sviluppa un processo di produzione scalabile per elettrodi a più strati.
Nel progetto di ricerca ProMeBa, la RWTH Aachen sviluppa metodi scalabili per elettrodi di batteria a più strati. L’obiettivo è passare dal laboratorio alla scala pilota.
Elettrodo di batteria a più strati nel progetto di ricerca ProMeBa.
Immagine: PEM RWTH Aachen
Il dipartimento “Production Engineering of E-Mobility Components” (PEM) della RWTH Aachen ha avviato a giugno 2026, insieme a diversi partner, il progetto di ricerca “ProMeBa”. Il progetto durerà fino a maggio 2029 e sarà realizzato nell’ambito della comunicazione BMFTR “B@TS”.
Gli elettrodi multistrato offrono vantaggi, ma la loro produzione è notevolmente più complessa rispetto alle strutture classiche a strato singolo. ProMeBa ha quindi lo scopo di dimostrare come tali elettrodi possano essere prodotti in modo stabile e riproducibile su scala industriale. Attraverso strati costruiti in modo diverso si intende migliorare, tra le altre cose, il trasporto degli ioni, rendere l’elettrodo meccanicamente più stabile e aumentare le prestazioni nonché la durata della batteria.
All’inizio del progetto vengono analizzati materiali e architetture stratificate adatti per anodi e catodi. Al centro dell’attenzione ci sono, tra le altre cose, il numero di strati, lo spessore di ciascuno strato e i possibili gradienti di composizione. I concetti di elettrodo ottenuti vengono successivamente implementati e caratterizzati su scala di laboratorio, utilizzando formulazioni di slurry adattate nonché parametri di rivestimento e essiccazione.
Elettrodi multistrato in via di sviluppo su scala pilota
PEM si occupa in particolare dello sviluppo delle formule e dei processi per anodi multistrato nonché della loro caratterizzazione su scala di laboratorio. Le conoscenze acquisite verranno successivamente trasferite su scala pilota.
A tale scopo viene sviluppato un modulo di rivestimento modulare che può essere integrato nelle attuali installazioni pilota. Vengono studiati due metodi in condizioni industriali rilevanti di tipo rotola-a-rotola: il rivestimento multistrato con una pistola a fori a due strati e il rivestimento a tenda multistrato. È fondamentale individuare la soluzione che combini un’alta qualità di rivestimento, condizioni di processo stabili e una buona scalabilità.
Parallelmente viene sviluppata una tecnologia di misura in linea per determinare in modo continuo la viscosità dei slurry elettrodi. Ciò permette di rilevare precocemente eventuali deviazioni nel processo e di garantire una qualità degli elettrodi riproducibile.
Gli elettrodi e le celle sperimentali prodotti vengono inoltre analizzati elettrochimicamente. Da tali analisi si intendono trarre conclusioni sulla prestazione, stabilità e durata delle strutture a più strati sviluppate.
Il coordinatore del progetto è la Netzsch-Gerätebau GmbH. Altri partner, oltre a PEM, sono il dipartimento ISEA della RWTH Aachen, il Fraunhofer IKTS, l’Istituto iPAT dell’Università Tecnica di Braunschweig e 8inks Deutschland.
Il valore aggiunto industriale risiede soprattutto nel fatto che ProMeBa non si limita a sviluppare nuove strutture elettrodi, ma pensa anche contemporaneamente alla loro produzione. I partner del progetto intendono creare una tecnologia “compatibile con sistemi esistenti”, che permetta di ampliare in modo mirato le infrastrutture produttive attuali, invece di dover costruire intere linee di produzione nuove per gli elettrodi a più strati.
ProMeBa si inserisce così in una serie di progetti di ricerca che collegano più strettamente lo sviluppo dei materiali alla loro industrializzazione. Ad esempio, il progetto MoSiLIB, guidato dall’AIT, sta lavorando a un’anodo composito realizzato con silicio e solfuro di zinco, esaminando al contempo la scala semindustriale della sintesi nonché un metodo di produzione delle elektrode basato sull’acqua. Mentre MoSiLIB si concentra principalmente sullo sviluppo di nuovi materiali per le anode, ProMeBa si focalizza maggiormente sul modo in cui architetture elettriche più complesse possano essere trasferite in modo riproducibile nei processi produttivi esistenti.
