Batterieforschung: Coperion liefert Extruder an das ZSW

Die Coperion GmbH hat im Oktober vergangenen Jahres einen ZSK 18 MEGAlab Doppelschneckenextruder sowie zwei hochgenaue gravimetrische Coperion K-Tron Dosierer an das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Ulm geliefert. Speziell für die Forschung im Bereich Batterieproduktion wurde der Coperion Extruder mit neuen Funktionen ausgestattet, die einen höchst flexiblen Einsatz für Entwicklungsarbeiten ermöglichen. Zudem ermöglicht der Extruder den sicheren Umgang mit Gefahrstoffen, die bei der Herstellung von Batterien eingesetzt werden.

Mit dem Coperion Extruder kann das ZSW nun aktuelle Fragestellungen im Bereich der Herstellung von Batterieelektroden bearbeiten. Beim heute gängigen Herstellprozess derartiger Elektroden zeiht man die Aktivmaterialien aus einer Lösung des toxischen NMP (N-Methyl-2-Pyrrolidon) als Film auf eine Trägerfolie. Diese muss man dann in langen Öfen langsam trocknen. Mit diesem Forschungsprojekt will man durch den Einsatz von Extrudern zukünftig komplett auf NMP verzichten können. Zudem reduziert sich der Trocknungsaufwand drastisch und man kann Batterien mit höheren Energieinhalten herstellen. Eine vollständige industrietaugliche Prozesskette von der Komponentendosierung bis hin zur Direktübertragung des Extrudats auf eine Kollektorfolie in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren ist Ziel der Arbeiten am ZSW.

Staubdichte und integrierte Komponenten für sicheren Herstellungsprozess

Zu den Neuentwicklungen am Extruder zählt eine verkleidete Getriebelaterne, die zudem staubdicht ausgeführt ist, um den Austritt toxischer Stoffe zu verhindern. Eine Stickstoffspülung reduziert die Gefahr einer Staubexplosion. Das Zweikreis-Kühlsystem, das mittels Wasser sowohl die Kühlung des Verfahrensteils als auch die des Motors sicherstellt, ist nun vollständig in das Untergestell des Extruders integriert. Ebenfalls dort untergebracht ist die Vakuumpumpe. Beide Aggregate sind über Türen an der Rückseite des Extruderunterbaus einfach zugänglich. Der Extruder ist zudem nach strengen Ex-Schutz-Vorschriften ausgelegt und zeichnet sich durch seine geschlossene Oberfläche in Edelstahl aus, die man schnell reinigen kann.

Die Maschine ist mit zwei Differentialdosierwaagen von Coperion K-Tron ausgestattet. Die Dosierer der K3-PH Reihe eignen sich für die hochpräzise und zuverlässige Dosierung selbst schwierig fließender oder toxisch wirkender Inhaltsstoffe, die man bei der Herstellung von Elektrodenmischungen einsetzt. Die Dosiergeräte zeichnen sich durch ein besonderes Dichtungsdesign aus, das optimal auf die hohen Anforderungen von Batterieanwendungen abgestimmt ist.

Aufgrund der oft abrasiven und teilweise korrosiven Eigenschaften der zu verarbeitenden Rohstoffe fertigt Coperion die produktberührenden Teile seiner Systeme aus Werkstoffkombinationen mit besonders hohem Verschleiß- und Korrosionsschutz. Dadurch lassen sich selbst bei der Verarbeitung hochverschleißender Rohstoffe in Verbindung mit korrosiven Lösemitteln Kontaminationen des Endprodukts durch abgelöste Metallpartikel langzeitig vermeiden.

Flexible Handhabung für verschiedene Forschungszwecke

Der für flexible Forschungszwecke ausgelegte Extruder mit 18 mm Schneckendurchmesser erreicht je nach Anwendung Durchsätze von 1 bis 5 kg/h. Um einen breiten Viskositätsbereich abdecken zu können, hat Coperion ein zweites, komplett bestücktes Schneckenwellenpaar mitgeliefert, welches einen einfachen und schnellen Wechsel ermöglicht. Der modulare Aufbau des Verfahrensteils ist ebenfalls flexibel ausgeführt. So kann man eine zweiwellige Seitenbeschickung sowie diverse Zuführmöglichkeiten für die Zugabe von Flüssigkomponenten je nach Prozessanforderung an entsprechenden Stellen im Verfahrensteil hinzufügen. Eine weitere Besonderheit vom Coperion Extruder ist die Integration einer Drehmomentmessung, die eine hochgenaue Auswertung des Drehmoments direkt am Antriebsstrang ermöglicht. Damit sind Rückschlüsse über die Beschaffenheit der Batteriemasse möglich.

3.2.2021 | Quelle: Coperion | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH