RWTH Aachen rozwija skalowalną produkcję elektrod wielowarstwowych
W ramach projektu badawczego ProMeBa RWTH Aachen rozwija skalowalne procesy do produkcji wielowarstwowych elektrod baterii. Celem jest przeniesienie tej technologii z laboratorium na skalę pilotażową.
Wielowarstwowa elektroda baterii w projekcie badawczym ProMeBa.
Zdjęcie: PEM RWTH Aachen
Kaфедра inżynierii produkcji komponentów e-mobilności (PEM) przy RWTH Aachen wraz z kilkoma partnerami uruchomiła projekt badawczy ProMeBa w czerwcu 2026 roku. Projekt będzie trwał do maja 2029 roku i jest realizowany w ramach programu Niemieckiego Federalnego Ministerstwa Gospodarki i Polityki Klimatycznej (BMWK).
Elektrody wielowarstwowe oferują znaczne zalety, ale ich wytwarzanie jest o wiele trudniejsze niż konwencjonalnych struktur jednowarstwowych. Dlatego ProMeBa ma na celu pokazanie, jak takie elektrody można produkować w sposób stabilny i powtarzalny na skalę przemysłową. Warstwy o różnej strukturze mają na celu poprawę transportu jonów, zwiększenie mechanicznej stabilności elektrody oraz podniesienie wydajności i żywotności baterii.
Na początku projektu zostaną zbadane odpowiednie materiały i architektury warstw dla anod i katod. Nacisk będzie położony na takie aspekty jak liczba warstw, grubość poszczególnych warstw oraz możliwe gradienty składu. Otrzymane koncepcje elektrod zostaną następnie wdrożone i scharakteryzowane w laboratorium przy użyciu dostosowanych formuł pasty oraz parametrów pokrywania i suszenia.
Elektrody wielowarstwowe na drodze do skali pilotażowej
PEM odpowiada przede wszystkim za opracowanie konstrukcji i procesów produkcji anod wielowarstwowych oraz ich charakteryzację w warunkach laboratoryjnych. Uzyskane informacje zostaną następnie przeniesione na skalę pilotażową.
W tym celu zostanie opracowany modułowy system malowania, który można będzie zintegrować z istniejącymi zakładami pilotażowymi. Będzie badanych dwa procesy w warunkach przemysłowo istotnych, polegających na malowaniu rolkowe: malowanie wielowarstwowe przy użyciu dwuwarstwowego formowania oraz malowanie wielowarstwowe typu „kurtyna”. Decydującym czynnikiem jest to, która metoda łączy wysoką jakość powłoki, stabilne warunki procesowe oraz dobrą skalowalność.
Równocześnie będzie dalej rozwijana technika pomiaru w miejscu zastosowania do ciągłego określania lepkości suszów elektrodowych. Ma ona na celu wykrywanie odchyleń w procesie we wczesnym stadium oraz zapewnienie powtarzalnej jakości elektrod.
Wyprodukowane elektrody i komórki testowe będą również badane elektrochemicznie. Ma to dostarczyć informacji na temat wydajności, stabilności i żywotności opracowanych wielowarstwowych struktur.
Koordynatorem projektu jest Netzsch-Gerätebau GmbH. Oprócz PEM, wśród innych partnerów znajdują się Katedra ISEA na RWTH Aachen, Fraunhofer IKTS, Instytut iPAT na Technische Universität Braunschweig oraz 8inks Deutschland.
Wartość dodana przemysłowa polega przede wszystkim na tym, że ProMeBa nie tylko opracowuje nowe struktury elektrod, ale także od samego początku bierze pod uwagę ich produkcję. Partnerzy projektu dążą do stworzenia technologii „gotowej do natychmiastowego wdrożenia”, która umożliwia selektywne rozszerzenie istniejących infrastruktur produkcyjnych, zamiast budowania zupełnie nowych linii produkcyjnych do wytwarzania elektrod wielowarstwowych.
ProMeBa dołącza w ten sposób do serii projektów badawczych, które ściślej łączą rozwój materiałów z skalowaniem przemysłowym. Na przykład projekt MoSiLIB kierowany przez AIT pracuje nad anodą kompozytową zrobioną ze krzemu i siarczku cynku, jednocześnie badając półprzemysłowe skalowanie procesu syntezy oraz produkcji elektrod na bazie wody. Podczas gdy MoSiLIB skupia się głównie na opracowywaniu nowych materiałów anodowych, ProMeBa koncentruje się bardziej na tym, jak złożone architektury elektrod można w sposób powtarzalny zintegrować z istniejącymi procesami produkcyjnymi.
