Leybold: Batterien mit Vakuumtechnik als strategische Rolle

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Leybold arbeitet mit anderen Herstellern zusammen für verbesserte Batterietechnologien. Hierbei spielt die Vakuumtechnik eine wichtige Rolle. Die Lithium-Ionen-Batterien sind ein maßgeblicher Bestandteil bei der Entwicklung der Elektromobilität.

Leybold: Batterien für die E-Mobilität

Die Vakuumtechnik ist bei vielen Prozessen der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien entscheidend. Die Elektromobilität ist aktuell ein Trendthema und soll den Verkehr nachhaltiger machen. Die Rolle der Vakuumtechnik liegt darin, spezielle Entwicklungen möglich zu machen und voranzutreiben. Vakuum ist beispielsweise bei der Elektrolytbefüllung essenziell, um die Zelle gleichmäßig mit dem Elektrolyt zu benetzen und gleichzeitig eine reine Befüllungsatmosphäre zu gewährleisten.

Anfangs gab es nur wenige Informationen zum Herstellungsprozess der Komponenten von Lithium-Ionen-Batterien. Leybold kooperierte daher bei der Aufstellung eines idealtypischen Herstellungsprozesses mit dem Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V. (VDMA) sowie dem Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components PEM der RWTH Aachen.  Auch die Entwicklungen zur Brennstoffzelle stehen für Leybold im Fokus bei der Entwicklung von Batterien. Relevante Vakuumprozesse sind hier beispielsweise die Beschichtung der Bipolarplatten unter Vakuum.

Die Vakuumtechnik wird bei verschiedenen Prozessschritten bei der Elektrodenherstellung aber auch im Forschungs- und Entwicklungsbereich eingesetzt. Hier arbeitet Leybold mit Herstellern von Maschinen- und Anlagen zusammen. Diese beliefern Batteriehersteller mit Produktionsanlagen. Auch eine Kooperation mit Batterieherstellern und Institutionen ist Leybold eingegangen.

Leybold: Batterieproduktion vermehrt in Europa

Nach wie vor findet ein Großteil der der Batterieproduktion in Asien statt. Die Forschung und Entwicklung verlagern sich allerdings vermehrt nach Europa.  Dadurch wird die EU und speziell Deutschland als Standort für Entwicklung und Forschung zunehmend wichtiger.

Vakuumtechnik wird auch bei der Produktion von Batteriezellen und Prozessen wie der Aufbringung von Aktivmaterialien auf die Elektroden eingesetzt. „Generell ist dabei in vielen Produktionsumgebungen die Luft ein Störfaktor, denn die Millionen von Partikeln und Gasmolekülen beeinflussen diesen Produktionsschritt negativ oder machen ihn sogar unmöglich“, erläutert Dr. Sina Forster, Business Development Managerin bei der Leybold GmbH.  So seien hier bereits beim Mischen des Slurrys Partikeleinträge und Luftbläschen zu vermeiden, um ein qualitativ hochwertiges Slurry zu erreichen. „Die meisten Mischer arbeiten daher unter Vakuum“, so Forster weiter.

Leybold: Batterien mit Vakuum trocknen

Laut Forsters Einschätzung ist eine der Kernaufgaben potenzielle Applikationen und Märkte abzuleiten, um neue Technologien und Entwicklungen zu ermöglichen und voranzubringen. Bei der Trocknung ist Vakuum ebenfalls unerlässlich. Kleinste Rückstände an Lösungsmitteln und Feuchtigkeit müssen entfernt werden. Das ist zwar auch ohne Vakuum möglich, allerdings würden hier deutlich höhere Temperaturen benötigt werden. Zudem wäre der Zeitaufwand deutlich höher. Das würde sich zudem negativ auf die Elektrodenqualität auswirken.

Leybold: Batterien sicher herstellen

Auch in anderen Prozessschritten bei denen Elektrolyt eingesetzt wird ist Vakuum relevant, um die Sicherheit zu gewährleisten, denn viele Elektrolyte sind sehr reaktiv und entzündlich. Vakuum ist hier für die Reinheit im Prozess wichtig, um keine Entgasungen kleiner Partikel oder Feuchtigkeitseinträge in die Zelle zu haben. Zudem hält es Sauerstoff und Feuchtigkeit fern, bei denen das Elektrolyt reagieren könnte.

Leybold: Batterien sind eine große Herausforderung

„Die größte Herausforderung ist dabei immer das zu fördernde Gasgemisch – denn prinzipiell wird alles, was im Prozess gefördert und verarbeitet wird, auch durch die Vakuumpumpe transportiert. Bei der Zellproduktion betrifft das die Lösungsmittel und die Elektrolyte, die tendenziell toxisch sind und die Pumpen und das Pumpenöl angreifen können“, führt Forster aus. „Aber auch sehr warme Umgebungsbedingungen oder viel Luftfeuchtigkeit sind generell Umstände, die uns vor Herausforderungen stellen“, ergänzt sie.

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