Diehm (KIT), Kumberg (KIT), Dr.-Ing. Sägebarth (Universität Stuttgart)

In Zukunft werden Stromspeicher zu immer wichtigeren Teilen der Energiesysteme, insbesondere für die kommende E-Mobilität. Lithium-Ionen-Batterien gelten auf Grund ihrer Eigenschaften wie hoher Energiedichte, hoher Leistungsdichte sowie langer Lebensdauer als Basis für die Elektrifizierung. Auf diesem Weg sind noch weitere Verbesserungen vor allem hinsichtlich Energie- und Leistungsdichte aber insbesondere hinsichtlich der Produktionskosten möglich und notwendig.  In diesem Bereich könnte der Einsatz von hochkapazitiven Elektroden signifikante Vorteile bieten, weswegen deren Eigenschaften und Herstellungsprozess Thema intensiver Forschung sind.

Herr Dörrer soll in seiner Masterarbeit die Herstellung und die Eigenschaften von simultanen Mehrlagenelektroden untersuchen. Zunächst soll durch eine Literaturrecherche der relevante Stand der Forschung dargestellt werden. Es sollen passende Materialzusammensetzungen für die Herstellung und Untersuchung von Mehrlagenelektroden definiert werden. Diese können verschiedene Aktivmaterialien, Additivkonzentrationen sowie spezielle Marker-Elemente beinhalten, welche eine spätere Unterscheidbarkeit der Layer sowie die Bestimmung der Durchmischung ermöglichen. Aufbauend auf Vorgängerarbeiten soll die simultane Mehrlagenbeschichtung untersucht werden. Dazu soll das Beschichtungsprozessfenster der gewählten Materialsysteme am Development Coater bestimmt werden. Durch die gezielte Wahl der Prozessparameter soll eine Durchmischung der Lagen während des Auftragsvorganges eingestellt und untersucht werden.

Im zweiten Teil sollen simultan mehrlagenbeschichtete Elektroden hergestellt werden. Dazu sollen gezielt Eigenschaftsgradienten durch die Verwendung von mehreren Lagen mit definierter Zusammensetzung (Aktivmaterial, Additivzusammensetzung) erzeugt werden. Die so hergestellten Elektroden sind hinsichtlich der Eigenschaften (Haftkraft, Additivgradient, Zellperformance) zu untersuchen.