Research to Business
Angebot: 619

Mehr Leistung durch Licht

Kurzpulslaserstrahlung schafft bessere Schichthaftung zwischen Stromableiterfolien und Aktivmaterial in Lithium-Ionen-Batterien.

Mikroskopische Aufnahme der nanostrukturierter Oberflächen einer gefertigten Stromableiterfolien nach dem Kurzpulslaserstrahlen.
Der Bedarf an leistungsfähigen Energiespeichern wächst ständig. Vor allem Lithium-Ionen-Batterien haben für die Weiterentwicklung der Elektromobilität und für die stationäre Speicherung von Energie eine zentrale Bedeutung. Ein Ziel der Forschung ist es deshalb, die Kapazitäten der Akkumulatoren zu steigern.

Die Elektroden von Lithium-Ionen-Batterien setzen sich üblicherweise aus einem Stromableiter und den an der Reaktion beteiligten Materialien, dem Aktivmaterial, zusammen. Die Kathode besitzt als Stromableiter meist eine Aluminiumfolie,
die Anode dagegen eine Kupferfolie. Graphitschichten können als Aktivmaterial für
die Anode verwendet werden. Entscheidend für die Leistungsfähigkeit der Batterie ist dabei die ausreichende mechanische und elektrische Anbindung der Aktivpartikel an den Stromableiter. Eine unzureichende Anbindung kann zur Ablösung der Schichten und zum Ausfall der Batterie führen.

KIT-Forscher des Instituts für Angewandte Materialien (IAM-AWP) haben nun eine Technik entwickelt, um die Oberflächenstrukturen der Stromableiterfolien für die Anbindung des Aktivmaterials zu optimieren. Mittels Kurzpulslaserstrahlung werden Nanostrukturen auf die Oberflächen gebracht: Durch die veränderte Struktur wird die Schichthaftung signifikant verbessert, Aktivmaterial und Stromableiter werden miteinander verankert. Zusätzlich können durch das Wegfallen einer mechanischen
oder chemischen Aufrauung dünnere Folien genutzt und damit weniger Inaktivmaterial in der Batterie verbaut werden. Die Vorteile: Die Leistungsfähigkeit
der Batterie wird durch eine gesteigerte Energiedichte wesentlich erhöht. Auch
die Lebensdauer der Batterie wird verbessert, da sich der elektrische Widerstand und die Gefahr der Ablösung der Schichten deutlich reduzieren. Durch dieses Verfahren können auch neue Elektrodenmaterialien, etwa Silicium-Anoden, verwendet werden, deren schlechte Schichtanbindung den Einsatz bisher nicht zuließ. Insgesamt
sind durch den trockenen Herstellungsprozess mittels Laserstrahlen keine chemischen Lösungsmittel erforderlich, was die Herstellung der Batterien umweltschonender macht.

Das KIT sucht Partner zur Weiterentwicklung und zum Einsatz der Technologie in der Praxis.

Bilder zur Technologie schließen öffnen

Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Stephan Barth, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanager Energie, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25536

E-Mail: stephan.barth@kit.edu

Angebot der Merkliste hinzufügen