Feuchtemanagement in der Produktion von Lithium-Ionen Batterien ; Moisture Management in the Production of Lithium-Ion Batteries

Der globale Wettbewerb von Lithium Ionen Batterien (LIB) treibt die Entwicklung in der Herstellung stetig voran. Bereits geringe Mengen an Wasser, in der Produktion von LIB, können zu einer schlechteren Zellperformance führen können. Ein möglichst breites Wissen über die Interaktion zwischen Feuchte und Produkt ist daher funda-mental, um die Feuchtigkeit zu kontrollieren und eine effektive Prozessierung zu er-möglichen. Dieses Wissen wird in der Arbeit in fünf Schritten sukzessiv erschlossen. Zunächst wird ermittelt, wie der Wassergehalt aller Komponenten zuverlässig gemes-sen werden kann. Bei der verwendeten indirekten coulometrischen Karl Fischer Titra-tion (icKFT) ist neben des Probenhandlings die Auswahl der Prozessparameter wie die Messtemperatur entscheidend für den detektierten Wassergehalt. Auf dieser Basis wird untersucht, wie viel und wie schnell Feuchtigkeit die Materialien aus der Umgebung während der Produktion aufnehmen. Alle Komponenten agieren auf einem tiefen Feuchteniveau, wobei Kathoden weniger und langsamer Wasser (in ppmw) aufnehmen als Anoden oder der Separator. Überall wurde ein Hystereseverhal-ten beobachtet. Zudem gilt, je nickelreicher Kathoden, desto größer die Feuchteauf-nahme und der Anodenbinder sorgt fast alleine für die Feuchte in der Anode. Messungen aus dem Pilotlinienbetrieb zeigten, dass Atmosphäre und Kalandrieren die Produktfeuchte beeinflussen können. In der Zelle trägt die Anode über die Hälfte der absoluten Gesamtfeuchte (mg) ein, die Kathode etwa ein Viertel, der Separator ca. ein Siebtel. Eine zwischenzeitliche Exposition an feuchterer Luft (7 % rF) als im Tro-ckenraum hat zu keiner signifikanten Verschlechterung der Zellperformance geführt. Danach wurden Strategien zur Minimierung der Produktfeuchte verglichen. Tempera-tur, Betriebsdruck, Verweilzeit und Form des Trocknungsguts bestimmen die Rest-feuchte und ihre Verteilung. Es wird empfohlen, nach einer Nachtrocknung unter tro-ckenen Bedingungen weiterzuarbeiten. Kathode und Separator müssen im Gegensatz zur Anode ...