Sucha powłoka bez fluoru dla baterii o wysokiej wydajności
Fraunhofer IWS/Piotr BanczerowskiW ramach projektu FREDY Fraunhofer IWS i Tajwański Instytut Badań Technologii Przemysłowej (ITRI) łączą kompetencje na rzecz opracowania nowych technologii suchego powlekania elektrod. Partnerzy rozwijają spoiwa bez fluoru, optymalizują materiały aktywne z wykorzystaniem technologii osadzania warstw atomowych (ALD) i integrują materiały, procesy oraz urządzenia w spójnym podejściu systemowym. Fraunhofer IWS finansuje swój udział przez wewnętrzny program ICON, ITRI – ze środków własnych. Projekt jest adresowany do producentów materiałów, dostawców sprzętu i producentów ogniw, a jego wyniki mają trafić do przemysłu w ciągu kilku lat od zakończenia prac.
Fraunhofer IWS od lat prowadzi ukierunkowane badania nad suchymi powłokami elektrodowymi. Projekt „Spoiwa bez fluoru i zoptymalizowane materiały aktywne zwiększają wydajność i poprawiają trwałość produkcji ogniw” (FREDY) po raz pierwszy łączy nowe składy chemiczne spoiw, zmodyfikowane materiały aktywne i przemysłowe łańcuchy procesowe. Celem jest skalowalna produkcja bez fluorowanych polimerów przy jednoczesnej poprawie wydajności elektrochemicznej.
Łączymy rozwój materiałów bezpośrednio z koncepcjami procesów i urządzeń, przyspiesząc tym samym transfer do zastosowan przemysłowych – mówi dr Benjamin Schumm, szef działu technologii cząstek w Fraunhofer IWS.
Spoiwa bez fluoru: alternatywa dla PTFE
Obecne procesy suchego powlekania często opierają się na spoiwach z politetrafluoroetylenu (PTFE), a jego produkcja wiąże się ze stosowaniem substancji per- i polifluoroalkilowych (PFAS). Ta grupa związków znalazła się w centrum debaty regulacyjnej i środowiskowej. Projekt FREDY opracowuje alternatywy bez fluoru o porównywalnej lub ulepszonej przetworzalności.
Fraunhofer IWS wnosi własną technologię DRYtraec, wzbogacając ją o nowe systemy materiałowe. Podejście to zmniejsza zależność od substancji krytycznych i zwiększa trwałość produkcji elektrod.
Sucha powłoka jako kluczowa technologia
Produkcja elektrod należy do najbardziej energochłonnych i kosztownych etapów wytwarzania ogniw. Konwencjonalne procesy mokrego powlekania wymagają rozpuszczalników, a co za tym idzie – intensywnego suszenia i odzysku. To oznacza rozbudowane instalacje, wysokie temperatury i duże zużycie energii.
Sucha powłoka eliminuje rozpuszczalniki, znacząco obniżając zapotrzebowanie na energię i upraszczając łańcuch procesowy. Stawia jednocześnie wysokie wymagania materiałowe – spoiwa, dodatki i materiały aktywne muszą zapewniać stabilność mechaniczną, przewodność elektryczną i równomierne tworzenie warstw bez udziału fazy ciekłej.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Na tym tle szczególnego znaczenia nabierają nowe koncepcje materiałowe i zintegrowane podejścia procesowe. To od nich zależy, czy sucha powłoka znajdzie zastosowanie na skalę przemysłową i czy przyczyni się do opłacalnej produkcji nowoczesnych ogniw.
Bardziej stabilne materiały aktywne dzięki ALD
Równolegle z pracami nad spoiwami projekt optymalizuje materiały aktywne. Zespół ITRI stosuje technologię osadzania warstw atomowych (ALD) do nakładania precyzyjnych powłok na powierzchnie cząstek. Powstałe struktury rdzeniowo-powłokowe zwiększają stabilność elektrochemiczną i poprawiają wydajność ogniw.
ITRI wnosi do projektu wiedzę z zakresu inżynierii takich układów cząstkowych, uzupełniając możliwości suchego powlekania Fraunhofer IWS.
W kierunku wdrożenia przemysłowego
Projekt jest skierowany do producentów materiałów, dostawców sprzętu i wytwórców ogniw. Ścisła integracja prac nad materiałami, procesami i sprzętem skraca cykle rozwojowe i ułatwia skalowanie do produkcji przemysłowej.
Współpraca wzmacnia suwerenność technologiczną Niemiec i Tajwanu w obszarze technologii akumulatorów. Projekt realizowany jest od września 2025 do sierpnia 2028.
Źródło: Fraunhofer IWS
