Pastenherstellung

Für Energiespeicher eingesetzte Elektroden bestehen meistens aus Aktivmaterial, Leitruß und Binder. Diese sind in der Regel pulverförmig und müssen für die weitere Verarbeitung zu einer flüssigen Elektrodenpaste (Slurry) zusammengeführt werden.

Dabei ist wichtig, dass alle Bestandteile genau aufeinander abgestimmt sind und durch die Dispergierung ausreichend durchmischt und homogenisiert werden. Je besser und homogener die Komponenten in der Slurry verteilt sind, desto weniger Additive, welche die Elektrodeneigenschaften negativ beeinflussen können, werden zur deren Stabilisierung benötigt. Eigenschaften, die durch die Dispergierung beeinflusst werden, sind z. B. notwendige Elektrodendicke, elektrische Leitfähigkeit und vor allem die Haftung der Elektrode auf dem Substrat.

Zur Prozessoptimierung setzen wir unterschiedliche Dispergierverfahren vom Labor- bis zum Pilotmaßstab ein: Dissolverrührer, Planetenmischer, Intensivmischer oder auch Inline-Dispergierer. Dabei werden sowohl Eigenschaften der Paste (elektrische und elektrochemische Eigenschaften, Partikelgrößenverteilung, Feststoffgehalt und Rheologie) als auch relevante Prozessparameter (wirkende Scherkraft und Energieeintrag) untersucht.

Im Bereich der Pastenentwicklung werden bspw. rheologische Eigenschaften ermittelt, um die der Pastenhomogenität zu bestimmen und das ideale Beschichtungsverfahren für die jeweilige Materialkombination auszuwählen. Wichtig sind dabei die Partikelanalyse im Originalzustand sowie eine Oberflächenanalyse im verarbeiteten Zustand, die mittels Partikelgrößenmessgeräte, Zetapotentialmessung sowie mikroskopischer Messungen (Lasermikroskop, REM) durchgeführt werden.

Ein weiteres Ziel ist die aufwandsarme Fertigung, die eine energieeffiziente und ressourcenschonende Herstellung ermöglicht. Nur durch optimale Prozess- und Formulierungsstrategien können Elektroden pasten für Energiespeicher bei möglichst geringen Material- und Leistungseintrag gefertigt werden und gleichzeitig beste elektrochemische Leistung erzielen.