Innovative Infrarot-Wärme optimiert die Elektrodenherstellung für Lithium Batterien

Lithium Batterien finden sich in E-Autos, Elektro-Rollern und vielen anderen modernen Fortbewegungsmitteln. Ihre Produktion boomt und damit die Herstellung der erforderlichen Elektroden. Dazu werden Metallfolien, meist aus Kupfer, mit einer Paste, dem sogenannten Slurry, beschichtet. Die Trocknung der Paste auf den Metallfolien ist nicht trivial, sondern ein komplexes Zusammenspiel zwischen Trocknungstemperatur, Energieeintrag und Zeit, um möglichst wenig Restfeuchte bei maximaler Haftung zu erreichen.

Bisher wurde die Elektrodenpaste meist durch Heißluft getrocknet. Zunehmend etabliert sich nun die Infrarot-Wärmetechnologie. Infrarot-Wärmestrahlung besitzt eine deutlich höhere Wärmeübertragungskapazität als Luft und darum kann der Trockenschritt stark beschleunigt werden. Versuchsreihen zeigen, dass optimal passende Infrarot-Trockner hier einen großen Unterschied machen.

Intensive Testreihen bei Heraeus Noblelight, dem Spezialisten für Infrarot-Anwendungen, zeigten jetzt, dass Wellenlänge und Leistung der Infrarot-Strahler kombiniert mit der optimalen Trockenzeit einen großen Einfluss auf das Trocknungsergebnis haben. Bindervernetzung und Restfeuchtegehalt lassen sich von diesen Parametern stark beeinflussen, es lohnt sich darum, die Auslegung der Infrarot-Trocknung intensiv zu betrachten.

Dies wird durch Feldtests bei Kunden bestätigt. Die Nachrüstung von Infrarot-Strahlern in bestehende Heißlufttrocknungen beschleunigt die Produktionsgeschwindigkeit signifikant, sie wird nahezu verdoppelt.

Praxisnahe Versuchsreihen und Computersimulation optimieren die Anlage

Um das Zusammenspiel der verschiedenen Parameter zu erkennen und deren Einflüsse zu verstehen, führt Heraeus in seinem Anwendungszentrum Trocknungsversuche mit unterschiedlichen Strahlungsquellen und Leistungen durch. Darüber hinaus kann der Prozess von der Beschichtung über die Trocknung bis zur Analyse hier im Labormaßstab nachgestellt werden.

Ein Filmziehgerät beschichtet die Substratfolien präzise mit Elektrodenpaste in unterschiedlichen Schichtdicken. Nach der Infrarot-Trocknung werden Restfeuchtebestimmung sowie Haftungstests durchgeführt. So können die Zusammenhänge zwischen Schichtdicke, Trocknungsgeschwindigkeit und Haftvermittlung gut erkannt werden. Infrarot-Strahler werden im Wellenlängenbereich und auch in der Leistungsdichte individuell auf die geforderten Parameter angepasst.

Heraeus Noblelight führt zudem Prozessoptimierungen mittels numerischer Simulation (Computer Aided Engineering – CAE) durch. Dabei können Fertigungsanlagen anhand von virtuellen Produktdatenmodellen analysiert und optimiert werden. Hierbei werden präzise Informationen zu Temperaturverteilung in den beschichteten Folien, Rückwirkungen der Umgebungseinflüsse und Luftführung für den Abtransport der Feuchte/Wasserdampf simuliert.

Heraeus Noblelight ist auf die Herstellung und Anwendung hochwertiger Lichtquellen spezialisiert, die das elektromagnetische Spektrum von Ultraviolett bis Infrarot abdecken. Das Unternehmen verfügt über mehr als 40 Jahre Erfahrung in der Infrarot-Technologie und bietet das Know-how, die Produkte und Systeme, um effiziente und effektive Lösungen in der gesamten Industrie anzubieten.

 

 

Veröffentlicht am: 23. März 2021
Kategorie: Produktionstechnik