Forschung für die nächste Generation der Batterien

Höhere Energiedichte, kürzere Ladezeit, längere Lebensdauer, verbesserte Sicherheitseigenschaften sowie umwelt- und ressourcenschonende Herstellung sind die Anforderungen an die nächste Generation der Batterien für die Elektromobilität. Die Festkörperbatterie ist ein vielversprechendes Konzept für das Erreichen dieser Ziele. Der brennbare Flüssigelektrolyt wird durch einen Festkörper ersetzt, dadurch kann auch ohne Kühlung ein sicherer Betrieb gewährleistet werden. Das bedeutet auch, dass ein Austritt sicherheitskritischer und giftiger Stoffe von vornherein nicht möglich ist und so auch die Sicherheitsvorkehrungen, die bei konventionellen Li-Ionen-Batterien notwendig sind, reduziert werden können. Ein weiterer Vorteil ist eine hohe Energiedichte. Für die e-mobility bedeutet das, dass bei gleichem Bauraum eine höhere Reichweite ermöglicht wird oder bei gleicher Reichweite weniger Bauraum in Anspruch genommen und dadurch noch zusätzlich Gewicht gespart wird. Neben dem Einsatz im Bereich der Elektromobilität ergeben sich natürlich durch die verbesserten Sicherheitseigenschaften und die erhöhte Energiedichte auch Vorteile für alle anderen Applikationen, in denen konventionelle Li-Ionen-Batterien durch Festkörperbatterien ersetzt werden können.

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Forschungsprojektes ARTEMYS arbeitet Rehm im Verbund mit verschiedenen Forschungsinstituten und Industriepartnern, unter anderem der BMW Group, der BASF SE und Thyssen Krupp System Engineering GmbH zusammen an der Entwicklung dieser Batterien der nächsten Generation. Dabei werden geeignete Prozesstechnologien erarbeitet, um unter anderem vollkeramische Festkörperbatterien herzustellen. Bei dieser Technologie bestehen sowohl die Kathoden als auch der Elektrolyt aus oxidischen oder sulfidischen Materialien, die von den Partnern im Projekt entwickelt werden. Diese Batterien kommen somit nicht nur ohne flüssige Komponenten aus, sondern auch ohne Polymeranteile. Rehm beschäftigt sich im Verbundprojekt an der Erarbeitung skalierbarer Fertigungslösungen für die Trocknung und Sinterung von oxidischen Kompositkathoden und Festelektrolytseparatoren.

Technologie für konventionelle Lithium-Ionen Battery Packs

Rehm verfügt über jahrelange Erfahrung mit Trocknungsprozessen für unterschiedliche industrielle Anwendungen. Hierzu zählt auch der Bereich der Folientrocknung. Bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien ist die Trocknung der Elektroden ein wichtiger Fertigungsschritt. Mit seinem Reel-to-Reel-Trocknungssystem RDS Battery bietet Rehm ein Konzept, bei dem die Trocknungstemperatur über Infrarotstrahlung, Konvektion oder aus einer Kombination der beiden Wärmeübertragungsmechanismen erreicht werden kann. Das System ist vor allem für Forschungseinrichtungen konzipiert. Mit den Coatingsystemen ProtectoXP und ProtectoXC bietet Rehm zudem Systeme, die Lösungen für Klebe- und Beschichtungsprozesse im Aufbau des Akku-Systems und für die Leistungselektronik bereithalten.

Darüber hinaus bietet das Produktportfolio von Rehm Thermal Systems weitere Lösungen für den Bereich der Leistungselektronik. Bei den dafür benötigten Komponenten liegt ein starker Fokus auf dem thermischen Management, um Überhitzungen und dadurch eventuell auftretende frühzeitige Ausfälle auch bei der durch die hohen Leistungen entstehende Verlustwärme vorzubeugen. Speziell können Voids (Poren in den Lötverbindungen) zu Hotspots führen. Die Vakuumoption im Lötprozess bei den Rehm-Systemen kommt hier vermehrt zum Einsatz, um die negativen Einflüsse durch Porenbildung zu vermeiden. Die Vakuumoption ist sowohl bei den Konvektionslötsystemen der Vision-Serie, den Kondensations-lötsystemen der Condenso-Serie als auch beim Kontaktlötsystem Nexus verfügbar.