RWTH Ахен разрабатывает масштабируемые методы производства для многослойных электродов
В рамках исследовательского проекта ProMeBa институт RWTH Aachen разрабатывает масштабируемые методы для создания многослойных электродов батарей. Цель — переход от лабораторных условий к пилотному масштабу.
Многослойный электрод батареи в исследовательском проекте ProMeBa.
Изображение: PEM RWTH Aachen
Кафедра «Инженерия производства компонентов для электромобилей» (PEM) института RWTH Aachen в июне 2026 года совместно с несколькими партнерами начала работу над исследовательским проектом «ProMeBa». Проект длится до мая 2029 года и осуществляется в рамках объявления BMFTR «B@TS».
Многослойные электроды обещают преимущества, но их производство значительно сложнее по сравнению с традиционными однослойными структурами. Поэтому ProMeBa должен показать, как можно производить такие электроды стабильно и с возможностью воспроизведения в промышленных масштабах. Благодаря различным структурам слоев предполагается улучшить транспорт ионов, сделать электрод механически более прочным, а также повысить эффективность и срок службы аккумулятора.
На начальном этапе проекта исследуются подходящие материалы и архитектуры слоев для анодов и катодов. Особое внимание уделяется количеству слоев, толщине каждого слоя и возможным градиентам состава. Полученные на этой основе концепции электродов затем реализуются и описываются в лабораторных условиях с использованием адаптированных рецептур суспензий, параметров покрытия и сушки.
Многослойные электроды на пути к пилотному масштабу
PEM занимается в первую очередь разработкой рецептур и процессов для многослойных анодов, а также их характеризацией в лабораторных условиях. Полученные результаты предполагается затем перенести на пилотный уровень.
Для этого разрабатывается модульная система покрытия, которая может быть интегрирована в существующие пилотные установки. Исследуются два метода в условиях промышленного производства с использованием метода ролика к ролику: многослойное покрытие с двухслойным щелевым распылителем и многослойное покрытие методом «занавески». Критически важно выбрать такое решение, которое сочетало бы высокое качество покрытия, стабильные процессуальные условия и хорошую возможность масштабирования.
Одновременно с этим разрабатывается технология встроенных измерений для непрерывного определения вязкости электродных суспензий. Это позволяет своевременно выявлять отклонения в процессе и обеспечивать стабильное качество электродов.
Изготовленные электроды и экспериментальные ячейки также подвергаются электрохимическому анализу. На основе полученных данных делаются выводы о производительности, стабильности и сроке службы разработанных многослойных структур.
Координатором проекта является компания Netzsch-Gerätebau GmbH. Среди других партнеров, помимо PEM, — кафедра ISEA при RWTH Aachen, институт Fraunhofer IKTS, институт iPAT Технического университета Брауншвейга, а также 8inks Deutschland.
Промышленная ценность заключается прежде всего в том, что ProMeBa не только разрабатывает новые структуры электродов, но и одновременно учитывает аспекты их производства. Партнеры по проекту стремятся создать технологию, позволяющую осуществлять замену компонентов без изменений, что позволит целенаправленно расширять существующую производственную инфраструктуру вместо строительства совершенно новых производственных линий для электродов с несколькими слоями.
ProMeBa входит в серию исследовательских проектов, направленных на более тесную связь между разработкой материалов и промышленным масштабированием. Например, проект MoSiLIB под руководством AIT занимается созданием композитной аноды из кремния и сульфида олова, одновременно изучая полупромышленное масштабирование процесса синтеза и методы изготовления электродов на водной основе. В то время как MoSiLIB сосредоточен прежде всего на разработке новых материалов для анодов, ProMeBa акцентирует внимание на том, как более сложные архитектуры электродов можно воспроизводимым образом интегрировать в существующие производственные процессы.
