Dem Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen ist es im Forschungsprojekt IDEEL gelungen, die Trocknungszeit für LFP-Kathoden und Graphit-Anoden von Lithium-Ionen-Batterien dank eines innovativen Laserverfahrens um mehr als 60 Prozent zu reduzieren und damit den Energiebedarf markant zu senken. Im Zuge des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Gemeinschaftsvorhabens hat das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) indes die Bahngeschwindigkeit für die Beschichtung und Trocknung in einem kontinuierlichen Prozess auf fünf Meter pro Minute verdoppeln können. Gleichzeitig habe sich der Platzbedarf für den Herstellungsschritt vermindert.
„Die Forschungserfolge legen nahe, dass sich das Lasertrocknen in der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien technisch und wirtschaftlich rentabel im industriellen Maßstab umsetzen lässt“, sagt PEM-Leiter Professor Achim Kampker. Im Rahmen des Forschungsprojekts „Implementation of Laser Drying Processes for Economical & Ecological Lithium-Ion Battery Production“ (IDEEL) entwickeln Projektpartner aus Industrie und Forschung seit Oktober 2021 ein laserbasiertes Trocknungsverfahren für eine klimafreundlichere und wirtschaftlichere Serienproduktion von Lithium-Ionen-Batterien. Bis zum geplanten Projekt-Ende am 30. September 2024 soll unter anderem daran gearbeitet werden, das Trocknungsverfahren auf bis zu 30 Meter pro Minute hochzuskalieren.
Um das Verfahren auch auf Seiten der Materialien weiterzuentwickeln, arbeiten die Partner am „Münster Electrochemical Energy Technology“ (MEET)-Batterieforschungszentrum der Universität Münster derzeit an siliziumhaltigen Anoden, die die Leistungsfähigkeit der Batterien steigern sollen. In enger Zusammenarbeit mit den Forschenden am Lehrstuhl PEM und am Fraunhofer-ILT sollen die Neuentwicklungen dann auf ihre Kompatibilität mit dem Lasertrocknungsprozess geprüft und bei Bedarf Anpassungen vorgenommen werden. Umfragen des Projektpartners Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) bei Anwendern aus Industrie und Forschung sollen außerdem kontinuierlich neue Daten zu den aktuellen Anforderungen an Trocknungsverfahren liefern und eine praxisorientierte Entwicklungsarbeit ermöglichen.
