Aufgabenstellung

In Zukunft werden Stromspeicher zu immer wichtigeren Teilen der Energiesysteme, insbesondere für die kommende E-Mobilität und für die Verwendung im Alltag. Lithium-Ionen-Batterien (LIB) gelten aufgrund ihrer Eigenschaften wie hoher Energiedichte, hoher Leistungsdichte sowie langer Lebensdauer als Basis für die Elektrifizierung. Auf diesem Weg sind allerdings noch weitere Optimierungen vor allem hinsichtlich der Prozessierung sowie der Produktionskosten möglich und notwendig. Zur Verbesserung der Schnelladefähigkeit, der Kapazität sowie der Langlebigkeit von LIB wird der Einsatz strukturierter Elektroden mit reduziertem Binderanteil untersucht. Herausforderungen bei der Prozessierung solcher Elektroden sind zum einen der stabile Auftrag der Mehrlagenbeschichtungen und zum anderen eine geringere Haftung der Beschichtung auf der Ableiterfolie. Es gilt die Herstellung von mehrlagigen Elektroden verschiedener Materialeigenschaften zu untersuchen, um ein grundlegendes Verständnis der Strukturoptimierung sowie der Stabilität bei der Beschichtung von mehrlagigen Elektroden zu erhalten. In dieser Masterarbeit sollen grundlegende Kenntnisse zur Strukturoptimierung sowie der Beschichtungsstabilität von mehrlagigen Elektroden verschiedener Materialeigenschaften erarbeitet werden. Das Ziel der Arbeit ist die Reduzierung des Gesamtanteils an Binder in einer mehrlagigen Elektrode unterschiedlicher Materialeigenschaften, um den Anteil des Aktivmaterials zu erhöhen. Dazu muss zunächst der Einfluss unterschiedlicher Materialeigenschaften auf die Prozessfenster für Einzellagen und für mehrlagige Elektroden untersucht werden. Zusätzlich ist eine Untersuchung des Einflusses des Schichthöhenverhältnisses auf die Stabilität von Mehrlagenbeschichtungen erforderlich. Die Untersuchungen sollen genutzt werden, um bestimmte Elektrodeneigenschaften gezielt zu verbessern. Weiterhin soll ein Verständnis für die Beschichtung von mehrlagigen Elektroden in Abhängigkeit der Materialeigenschaften sowie der Prozessparameter aufgebaut werden. Zur Charakterisierung der Elektroden werden mehrlagige Schichten mit verschiedenen Materialeigenschaften in den Einzellagen bei unterschiedlichen Prozessbedingungen hergestellt.