Lithium-Ionen-Batterien: RWTH-Lehrstuhl erforscht neues Trocknungsverfahren

„HyDry“ heißt ein Forschungsprojekt des PEM-Lehrstuhls der RWTH Aachen, das sich mit einem neuartigen hybriden Trocknungsverfahren für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien, Brennstoffzellen und Elektrolyseuren befasst. Das Projekt ist auf zwei Jahre angelegt.

Ein neues Hybridtrocknungsverfahren soll die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien, Brennstoffzellen und Elektrolyseuren effizienter machen. (Foto: Lambda Technology)
Ein neues Hybridtrocknungsverfahren soll die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien, Brennstoffzellen und Elektrolyseuren effizienter machen. (Foto: Lambda Technology)

Der Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen befasst sich im Forschungsprojekt HyDry mit einem neuartigen hybriden Trocknungsverfahren für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien, Brennstoffzellen und Elektrolyseuren.

Ziel des für zwei Jahre vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Projekts: eine effizientere Trocknung mit weniger Energieverbrauch.

Beim Trocknungsprozess wird den Forschenden zufolge Lösemittel aus der flüssigen Elektroden- oder Katalysatorbeschichtung entzogen - ein entscheidender Fertigungsschritt. Zugleich handle es sich aber um einen technologischen Engpass in der Produktion von Batterien, Brennstoffzellen und Elektrolyseuren.

Effizientere Trocknung mit weniger Energieverbrauch

Bei Konvektionstrocknungssystemen wird laut RWTH Heißluft im Zuge eines Brennersystems aus fossiler Energie oder in Form von Infrarotstrahlung gewonnen.

„Ein großer Nachteil liegt allerdings in niedrigen Trocknungsraten und hohen Energieverlusten“, erklärt PEM-Leiter Professor Achim Kampker.

Bei aktuellen Anlagen seien Trocknungsstrecken mit einer Länge von 40 bis 80 Metern nötig, was wiederum mit hohen Investitions- und Betriebskosten verbunden sei.

„Wir arbeiten deshalb an einem vielversprechenden Verfahren, das eine wesentlich effizientere Trocknung und die Senkung des Energieverbrauchs ermöglicht“, so Kampker.

Wärmeenergie wiederverwenden

Als Forschungspartner fungiert dabei das Unternehmen Lambda Technology, das seinen Sitz in Grafing bei München hat. Entwickelt werden soll ein hybrides Trocknungsverfahren, das Konvektion und „Nahes Infrarot“ (NIR) miteinander verbindet und die Wärmeenergie der Abluft und der NIR-Strahlung wiederverwerten kann.

Dadurch sei gegenüber reinen Infrarot-Boostern ein um circa 30 Prozent reduzierter Energiebedarf und ein um 70 Prozent verminderter Energieaufwand im Vergleich zu bisherigen Konvektionstrocknungssystemen möglich.

Qualitätssicherungsverfahren

Im Rahmen des Gemeinschaftsvorhabens forscht der PEM-Lehrstuhl an einem automatischen Qualitätssicherungsverfahren für diese neue Trocknungsmethode.

Außerdem soll auch ein Prüfstand für Versuche entwickelt werden, mit denen die Forschenden während der zweijährigen Projektphase geeignete Betriebsstrategien für das neue Verfahren ermitteln können.

PEM-Forschungsthemen

Der Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) wurde 2014 von StreetScooter-Miterfinder Professor Achim Kampker gegründet.

Die PEM-Forschenden widmen sich der Entwicklung, der Herstellung und dem Recycling von Batteriesystemen, Elektromotoren, Wasserstofftechnologien und ihrer jeweiligen Komponenten sowie ihrer Integration vor allem in schwere Nutzfahrzeuge.

Am Hauptsitz im deutsch-niederländischen Gewerbepark Avantis sowie im Elektromobilitätslabor auf dem RWTH Aachen Campus und in einer Elektro-Lkw-Forschungswerkstatt im Aachener Osten sind insgesamt 79 Forschende, 33 nichtwissenschaftliche Mitarbeitende und rund 130 studentische Hilfskräfte beschäftigt.

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