Forscher des Fraunhofer IPA zeigen, wie unterschiedliche Dispergierverfahren die Herstellung umweltfreundlicher Lithium-Eisenphosphat-Kathoden optimieren. Wet Jet Milling spart Prozessenergie um bis zu 42 Prozent – bei nahezu gleichbleibender Batterieperformance.
Lithium-Ionen-Batterien sind das Rückgrat der Elektromobilität und moderner Energiespeicher. Doch ihre Herstellung belastet die Umwelt: Standardbinder wie Polyvinylidenfluorid (PVDF) – ein Kunststoff, der Elektroden zusammenhält – erfordern das giftige Lösungsmittel N-Methyl-2-Pyrrolidon (NMP). Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA haben die Herstellung wasserbasierter Lithium-Eisenphosphat-Kathoden gezielt weiterentwickelt, indem sie den Einfluss unterschiedlicher Dispergierverfahren systematisch untersucht haben. Dabei kommt der biobasierte Binder Carboxymethylcellulose (CMC) zum Einsatz. CMC ist wasserlöslich, stammt aus Zellulose und ermöglicht eine vollständig wasserbasierte Prozessführung ohne organische Lösemittel.
Lithium‑Eisenphosphat (LFP) gilt für die Kathoden, die positiven Elektroden, als sichere und kostengünstigere Alternative zu den häufig aus Nickel‑Mangan‑Kobalt‑Oxiden (NMC) hergestellten. Denn LFP kommt ohne kritische Metalle wie Kobalt und Nickel aus, ist thermisch stabil und erreicht lange Zyklenlebensdauern. In der industriellen Praxis bremst jedoch die vergleichsweise geringe Leitfähigkeit von LFP die Leistungsfähigkeit bei hohen Lade‑ und Entladeraten.
