DRYtraec® ersetzt die klassische Nassbeschichtung von Batterieelektroden. Das am Fraunhofer IWS entwickelte Trockenbeschichtungsverfahren arbeitet lösemittelfrei, eliminiert energieintensive Trocknungsschritte und senkt sowohl Kosten als auch Umweltbelastungen. Dieser Prozess bildet den Kern der DRYplatform. Die Infrastrukturmaßnahme erweitert das Verfahren zu einem Gesamtsystem. Dazu gehören ein flexibles Trockenluft-Multiraumkonzept, das extreme Feuchtigkeitskontrolle erlaubt, verschiedene Hochintensiv- und Extrusionsmischer für die Pulveraufbereitung, eine vernetzte Analytik sowie ergänzende Anlagen für Zelltests, Nachverdichtung und Elektrodenkonfektionierung. Inline- und Offline-Daten aus allen Modulen fließen in eine gemeinsame digitale Infrastruktur. Dadurch lassen sich Material-Prozess-Eigenschaftsbeziehungen präzise erfassen und in kurzer Zeit skalieren.
Interdisziplinäre Leistung trotzt Widerständen
Der Aufbau der Plattform stellte das Fraunhofer IWS vor große Herausforderungen. Das Team realisierte über 40 Einzelbeschaffungen und Installationen, obwohl Lieferkettenengpässe, Pandemie-Nachwirkungen und steigende Energiekosten den Prozess erschwerten. Die ursprüngliche Planung einzelner Trockenluftkabinen wandelte das Institut in ein Multiraumkonzept um, das heute den flexiblen Betrieb von normaler Umgebungsluft bis zu extrem niedrigen Taupunkten ermöglicht. So senkt die Anlage Betriebskosten und erlaubt gleichzeitig die Verarbeitung hochsensibler Materialien. Chemiker, Verfahrenstechniker, Maschinenbauer, Konstrukteure, Designer und interne Serviceeinheiten arbeiteten eng zusammen, um die Plattform aufzubauen.
Forschung und Entwicklung entlang der Wertschöpfungskette
DRYplatform richtet sich an Akteure entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von der Materialentwicklung bis zur Zellproduktion und deren industrieller Anwendung. Aktivmaterial- und Binderhersteller beispielsweise können ihre Produkte realistisch prüfen, Maschinenbauer neue Anlagen integrieren und optimieren, Zellproduzenten die elektrochemische Leistungsfähigkeit testen. Anwender aus der Automobil- und Luftfahrtindustrie gewinnen belastbare Grundlagen für künftige Produkte. Der Zugang zu den Möglichkeiten der Forschungsinfrastruktur steht Unternehmen im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsprojekten zur Verfügung.
Blick in die Zukunft
DRYplatform ermöglicht es, Konzepte vom wissenschaftlichen Ansatz bis zur industrienahen Demonstration auf Basis der DRYtraec-Trockenbeschichtung zu entwickeln. Für die großskalige Umsetzung arbeitet das Fraunhofer IWS eng mit Industriepartnern oder der Fraunhofer‑Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB zusammen, die Ende des Jahres 2025 eine Pilotanlage mit DRYtraec-Technologie in Betrieb nehmen wird. So entsteht ein nahtloser Übergang von Grundlagen über Prototypen bis zur Pilotproduktion.
Die Forschungs- und Technologieplattform des Fraunhofer IWS ermöglicht es, Trockenbeschichtungsprozesse für aktuelle und künftige Batteriegenerationen wie Festkörper-, Natrium-Ionen- und Lithium-Schwefel-Batterien effizient und skalierbar zu bewerten. Damit lassen sich neue elektrochemische Konzepte frühzeitig prüfen und ihre Reifegrade gezielt steigern. Unternehmen gewinnen so eine fundierte Entscheidungsgrundlage, ob sie parallel zur etablierten Nassbeschichtung bereits auf Trockenprozesse setzen, was entscheidend beeinflusst, welche Zelltechnologien in fünf bis zehn Jahren den Markt prägen werden.
