RWTH Aachen rozwija skalowalną produkcję elektrod wielowarstwowych
W ramach projektu badawczego ProMeBa instytucja RWTH Aachen rozwija skalowalne metody do produkcji wielowarstwowych elektrod baterii. Celem jest przeniesienie rozwiązań z laboratorium na skalę pilotażową.
Wielowarstwowa elektroda baterii w projekcie badawczym ProMeBa.
Zdjęcie: PEM RWTH Aachen
Kaфедra „Production Engineering of E-Mobility Components” (PEM) z RWTH Aachen rozpoczęła w czerwcu 2026 roku wspólnie z kilkoma partnerami projekt badawczy „ProMeBa”. Projekt trwa do maja 2029 roku i jest realizowany w ramach ogłoszenia BMFTR „B@TS”.
Multwarstwowe elektrody obiecują liczne zalety, ale ich wytwarzanie jest znacznie trudniejsze niż w przypadku klasycznych, jednowarstwowych struktur. Dlatego ProMeBa ma pokazać, jak takie elektrody można wytwarzać w sposób stabilny i powtarzalny na skalę przemysłową. Dzięki różnorodnie skonstruowanym warstwom ma zostać między innymi poprawiony transport jonów, zwiększona mechaniczna stabilność elektrody oraz wydajność i żywotność baterii.
Na początku projektu badane są odpowiednie materiały oraz architektury warstw dla anod i katod. W centrum uwagi znajduje się m.in. liczba warstw, grubość poszczególnych warstw oraz możliwe gradienty składu. Wynikające z tego koncepcje elektrod są następnie wdrażane i charakteryzowane na skalę laboratoryjną przy użyciu dostosowanych receptur śluzu oraz parametrów powlekania i suszenia.
PEM zajmuje się przede wszystkim opracowaniem receptur i procesów dla wielowarstwowych anod oraz ich charakteryzacją w skali laboratoryjnej. Uzyskane wyniki mają następnie zostać przeniesione do skali pilotażowej.
W tym celu opracowuje się modułowe urządzenie do pokrywania, które można zintegrować z istniejącymi instalacjami pilotażowymi. Badane są dwa metody w warunkach przemysłowo istotnych, polegających na nakładaniu warstw na rolki: wielowarstwowe pokrywanie za pomocą dwuwarstwowej dyszy z rowkami oraz wielowarstwowe pokrywanie typu „zasłona”. Decydujące jest to, która metoda łączy wysoką jakość pokrycia, stabilne warunki procesowe oraz dobrą możliwość skalowania.
Równocześnie rozwijana jest technologia pomiarowa typu inline w celu ciągłego określania lepkości elektrodosuspensji. Ma to umożliwić wczesne wykrywanie odchyleń w procesie oraz zapewnienie powtarzalnej jakości elektrod.
Wyprodukowane elektrody i komórki do badań są ponadto badane elektrochemicznie. Na podstawie tych badań mają być wyciągane wnioski dotyczące wydajności, stabilności i żywotności opracowanych struktur wielowarstwowych.
Koordynatorem projektu jest Netzsch-Gerätebau GmbH. Innymi partnerami są między innymi PEM, katedra ISEA na RWTH Aachen, Fraunhofer IKTS, instytut iPAT na Uniwersytecie Technicznym w Braunschweigu oraz 8inks Deutschland.
Kluczową wartością dodaną na poziomie przemysłowym jest to, że ProMeBa nie tylko opracowuje nowe struktury elektrod, ale także jednocześnie myśli o ich produkcji. Partnerzy projektu chcą stworzyć technologię typu „drop-in”, która umożliwi celowe rozszerzenie istniejącej infrastruktury produkcyjnej, zamiast budować całkowicie nowe linie produkcyjne dla elektrod wielowarstwowych.
ProMeBa wpisuje się w serię projektów badawczych, które ściśle powiązują rozwój materiałów z ich przemysłową skalowalnością. Na przykład projekt MoSiLIB, kierowany przez AIT, pracuje nad anodą kompozytową z krzemu i siarczku cynku, a jednocześnie bada półprzemysłową skalowalność tej syntezy oraz produkcję elektrod na bazie wody. Podczas gdy MoSiLIB skupia się głównie na opracowywaniu nowych materiałów anodowych, ProMeBa skupia się bardziej na tym, jak złożonej architekturze elektrod można w sposób powtarzalny przenieść do istniejących procesów produkcyjnych.
