Strukturierte Filme in Rekordgeschwindigkeit

Batterien und Akkus spielen in der heutigen Zeit eine große Rolle. Nicht zuletzt für Elektroautos, Smartphones oder Laptop-Computer sind diese Energiespeicher gefragter denn je. Ein Problem sind allerdings die hohen Fertigungskosten von Batterien, die unter anderem durch den langsamen Beschichtungsprozess von Elektrodenfolien entstehen.

Stand der Technik

In einem Lithium-Ionen-Akku müssen die Elektroden beschichtet werden, um Lithium einlagern und wieder abgeben zu können. Dazu wird eine Paste aus Aktivmaterial auf eine Elektrodenfolie aus Kupfer oder Aluminium aufgetragen. Bekannt sind auch intermittie­rende (abschnittsweise) Elektrodenmuster: Hier liegt zwischen den beschichteten Abschnitten jeweils ein Streifen von unbeschichteter Folie, der später als Elektrodenableiter dient. Damit die Akkus zuverlässig funktionieren, ist es zu­dem wichtig, dass die Beschichtungsabschnitte möglichst exakte Start- und Stoppkanten haben.

Technologie

Forscher des Instituts für Thermische Ver­fahrenstechnik (TVT) – Thin Film Technolgy (TFT) am KIT haben ein Verfahren entwickelt, das diesen intermittierenden Beschichtungsprozess beschleunigt. Zum Auftragen der Beschichtungspaste kann, im Gegensatz zu bisher üblichen Verfahren, eine feststehende Düse verwendet werden, unter der die zu beschichtende Folie kontinuierlich weitertransportiert wird. Die neuentwickelte Düse ist mit einer speziellen Membran ausgestattet, durch deren Bewegung die Beschichtungspaste abrupt zurückgehalten werden kann. Der Beschichtungsabschnitt bekommt dadurch auch bei hohen Geschwindig­keiten eine sehr genaue Stoppkante.

Vorteile

Mit dem Verfahren haben die Forscher einen neuen Ge­schwindigkeitsrekord für intermittierendes Be­schichten aufgestellt: Statt der bislang üblichen maximal 30 Meter ermöglicht die neue Technik bis zu 100 Meter beschichtete Folie pro Minute – und das bei verbessertem Start- und Stoppkantenverlauf.

Optionen für Unternehmen

Die Technik eignet sich auch für andere Produk­te, bei denen großflächig Muster hergestellt werden müssen, wie beispielsweise Klebstoff­beschichtungen. Das KIT hat das Verfahren für die Elektrodenbeschichtung bereits erfolgreich angewendet und sucht nun Partner, die Inte­resse haben, die Technologie für verschiedene Anwendungsgebiete weiterzuentwickeln und einzusetzen.