UVPolyZell

Das Gesamtziel des Projektes UVPolyZell steht in der Etablierung eines polymeren Bin-dersystems für Lithium-Ionen-Batterien mit NMC-Kathoden welches vollständig auf den Einsatz von toxischen Lösungsmitteln wie NMP (N-Methyl-2-pyrrolidon) und fluor-basierte Polymere (PVDF) verzichtet.
Das Ziel der Fraunhofer FFB ist die Skalierung dieses neuartigen Materialsystem auf eine seriennahe Fertigung. Durch die Verwendung alternativer Lösemittel sollen in der Produktion der Elektroden bis zu 80 % der benötigten Energie für die Trocknung eingespart werden. Zur Vernetzung des Bindersystems in der Elektrode wird ein Verfahren zur UV-induzierten Polymerisation eingesetzt, weiterentwickelt und in den Gesamtprozess integriert. Gleichzeitig wird die Herstellung der Elektrodenpaste mit den Komponenten des Bindersystems durch den Einsatz innovativer Mischer und stabilitätserhöhender Additive entwickelt und zur Anwendung gebracht.

Folgende Arbeiten werden in dem Projekt durchgeführt:

• Entwicklung eines innovativen kontinuierlichen Mischverfahrens einer Elektrodenpaste mit den Bausteinen des polymeren Bindersystems-
• Entwicklung von Additiven zur Stabilisierung der Elektrodenpaste und zur Verbesserung der Benetzungs- und Beschichtungseigenschaften.
• Herstellung von Elektroden unter Verwendung umweltfreundlicher Lösemittel und Kopplung einer UV-Lichtquelle.
• Aufbau und Untersuchung von Testbatteriezellen.

Das Vorhaben ist dabei in fünf Arbeitspakete unterteilt, an denen die Fraunhofer FFB hauptsächlich am AP1: Festlegung eines Prozess-Benchmarks und der Batteriezellspezifikation und AP4: Elektrodenherstellung und Zellbau beteiligt ist.

• In AP1 werden die Vergleichsparameter mit Standardmaterialien an der Fraunhofer FFB bestimmt sowie notwendige Freigaben und Genehmigungen eingeholt. 
• Im zweiten Schritt werden in AP4 Elektroden mit dem neuem Materialsystem auf den Anlagen der Fraunhofer FFB hergestellt und das Bindersystem anschließend mit einer UV-Lichtquelle vernetzt. 
• Im letzten Schritt werden Zellen aufgebaut und evaluiert.

Das Projekt UVPolyZell ermöglicht es der Fraunhofer FFB das Know-How in Bezug auf die zu untersuchenden Materialen und Prozesstechnologien zu erweitern. Dabei wird auf die bestehende Erfahrung der Industriepartner zurückgegriffen und darauf aufbauend die Skalierung des neuartigen Bindersystems, der umweltfreundlicheren Lösemittel und der Mischtechnologien in der Forschungsinfrastruktur der FFB weitergetrieben, was sowohl eine wirtschaftliche als auch eine wissenschaftliche Verwertung ermöglicht.
Der Verwertungsplan der Fraunhofer FFB beinhaltet, aufbauend auf die im Vorhaben gewonnen Ergebnisse, das Know-How der Fraunhofer FFB zur Skalierungsforschung vertieft und das Kompetenzportfolio um neue innovative Materialien und Prozesstechniken erweitert. Der Fokus auf nicht-toxische Materialien und energiesparende Prozessschritte ist zentral für den Aufbau einer nachhaltigen und wirtschaftlichen Batteriezellfertigung in Deutschland.