Home | deutsch  | Legals | Sitemap | KIT

Untersuchung von Bindemitteln zur Weiterentwicklung von wässrigen Katho-denpasten für LiB

Untersuchung von Bindemitteln zur Weiterentwicklung von wässrigen Katho-denpasten für LiB
type:Bachelorarbeit / Masterarbeit
time:nach Vereinbarung
tutor:

M.Sc. Ronald Gordon

Untersuchung von Bindemitteln zur Weiterentwicklung von wässrigen Kathodenpasten für LiB

 

Lithium-Ionen Batterien (LiB) zeigen großes Potential für stationären Energiespeicher und elektrische Fahrzeuge. Die Performance der Batterie hängt hauptsächlich von der Zellfertigung ab. Die Energie- und Leistungsdichte, die Kapazität und die Zyklenstabilität können durch Optimierung der Elektroden verbessert werden.

Die Elektroden bestehen aus Aktivmaterialien und Stromableitern. Zunächst werden die Aktivmaterialien als Pasten auf die metallischen Stromableiterfolien beschichtet. Diese Pasten enthalten neben den Aktivmaterialpartikeln Ruß zur Verbesserung der Leitfähigkeit und polymere Bindemittel, um die Haftung auf der Stromableiterfolie und die Kohäsion der getrockneten Elektrodenschicht zu gewährleisten. Diese Bindemittel dienen auch als Dispergierhilfsmittel für den Ruß und zur Einstellung des Fließverhaltens. Im Hinblick auf die Großenserienproduktion sollen die Pasten auf Wasserbasis formuliert werden. Dies führt zur Reduktion der Fertigungskosten, erhöhter Sicherheit und umweltfreundlicher Batterien. Hierfür ist die Wahl des Bindemittels von großer Bedeutung.

Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses der eingesetzten Polymerbinder auf das Fließverhalten von Kathodenpasten, sowie die Kohäsion und Performance der trockenen Kathoden.

LiFePO4-Partikel werden als Aktivmaterial eingesetzt. Drei unterschiedliche Binder werden zur Herstellung der Kathodenpasten verwendet. Zunächst sollen die Mischbedingungen bei der Pastenherstellung systematisch untersucht werden. Dabei soll die Mischreihenfolge, Drehgeschwindigkeit und Mischzeit variiert werden. Die daraus resultierenden Pasten sollen rheologisch und bezüglich der Homogenität charakterisiert werden. Der Einfluss der Binderkonzentration auf die weiteren Kathodeneigenschaften sollen anhand von Proben untersucht werden, die sich durch ihre Homogenität auszeichnen. Weiterhin sollen die Kathodenpasten mit Hilfe des Rakelverfahrens auf eine Glasplatte beschichtet werden. Anschließend wird die Leitfähigkeit von den dünnen Schichten mittels eines am Institut vorhandenen Messaufbaus gemessen. Darüber hinaus soll die Kohäsion von dicken Kathodenschichten nach einer Messmethode untersucht werden, die derzeit evaluiert wird. Für diesen Zweck sollen  die Kathodenpasten getrocknet und für den Versuch präpariert werden. Schließlich werden fertige Kathoden in Zyklentests auf ihre Langzeitperformance untersucht.

Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in schriftlicher Form übersichtlich zu dokumentieren und in einem Seminarvortrag vorzustellen.

Art der Arbeit: Bachelorarbeit/Masterarbeit

Beginn: nach Vereinbarung

Kontakt:      M.Sc. Ronald Gordon

                  Raum 218

                  Tel.: +49 721 608 -43757

                  ronald.gordon@kit.edu