Beim Herstellen von Elektroden für Batterien wird Elektrodenmaterial als dünne Paste im rechteckigen Muster auf eine Folie aus Kupfer oder Alu aufgetragen. Unterbrochen ist das Muster von ganz kurzen Abschnitten unbeschichteter Folie, die zur Ableitung der Elektronen unerlässlich sind. Für diese Abschnitte muss die Beschichtung immer wieder unterbrochen und neu gestartet werden. Die große Herausforderung ist hier, scharfe Kanten ohne ein Verschmieren des Materials bei gleichzeitig sehr hohen Produktionsgeschwindigkeiten zu ermöglichen.

„Selbst kleine Produktionsfehler machen Batteriezellen unbrauchbar. Auch aufgrund des hohen Ausschusses und des geringen Durchsatzes sind Lithium-Ionen-Batterien heute teurer, als es eigentlich notwendig wäre. Gerade der Bereich ermögliche die höchsten Kosteneinsparungen in der Zellfertigung“, betont Prof. Wilhelm Schabel vom TVT-TFT (Institut für Thermische Verfahrenstechnik – Thin Film Technology), der am KIT diese Forschung leitet.

Eine entscheidende Weiterentwicklung gelang nun dem Doktoranden Ralf Diehm: Die Düse für das Elektrodenmaterial wurde extra mit einer schwingenden Membran, welche das Auftragen der Beschichtungspaste zyklisch stoppt und wieder startet, ausgestattet. „Da diese Membran im Vergleich zu mechanischen Ventilen viel leichter ist, sind sehr schnelle Reaktionszeiten und somit hohe Geschwindigkeiten möglich“, erklärt Ralf Diehm. „Bislang waren Hersteller auf Geschwindigkeiten von etwa 30 bis 40 Meter pro Minute begrenzt. Mit der neuen Technologie erreichen wir bis zu 150 Meter pro Minute zur Beschichtung“. (ampnet/TX)