Projekt HiPoLiT: Separatormaterialien für sichere Akkus

Separatormaterialien sind ein wichtiger, aber auch sicherheitskritischer Bestandteil von Lithium-Ionen-Batterien. Der Separator bildet eine Barriere zwischen Anode und Kathode, lässt aber den Lithium-Ionen-Fluss zwischen den Elektroden zu. Neue Hochenergie-Akkus mit Hochspannungselektroden stellen das Separatormaterial vor neue Herausforderungen.

Die thermischen und mechanischen Eigenschaften des Separatormaterials sind wichtig für die Sicherheit von Batterien. Der Separator aus dem Projekt „High Power Lithium Technology“ (HiPoLiT) besteht aus ultradünnen, nicht miteinander verwobenen Polyesterfasern, die zusätzlich mit Keramik ummantelt werden. Dadurch ist das Separatormaterial flexibel und äußerst hitzebeständig.

Funktionsfähig und sicher trotz Beschädigung

Die Nagelprobe zeigt die außerordentliche Zuverlässigkeit des neuen Separatormaterials: Wird ein Nagel in einen herkömmlichen Lithium-Ionen-Akku gerammt, explodiert dieser sofort und brennt aus. Der Akku mit dem neuen Separator dagegen bleibt trotz der massiven Beschädigung funktionsfähig.

Neuartiges Verfahren

Eine dünne Lage nicht miteinander verwobener Polyesterfasern wird in einem nassgelegten Verfahren hergestellt. Die Mikrofasern werden sorgsam ausgewählt. In einem zweiten Schritt wird das Material mit anorganischen Keramikpartikeln imprägniert. So entsteht ein einlagiger Keramikseparator, der gleichmäßig durchlässig ist.

Zahlreiche Vorteile

Das neuartige Separatormaterial ist flexibel, schrumpft nicht und schmilzt nicht. Es funktioniert sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen und ist sehr langlebig. Das Material kann für verschiedene Batterieformen und -varianten angewendet werden – ob zylindrisch oder flach, z-gefaltet oder gestapelt. Zusätzlich sinken die Produktionszeiten durch eine Verkürzung der Trocknungszeit und eine schnellere Elektrolytdurchdringung durch die hohe Benetzbarkeit des Materials.

 

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