Ein dünner Film für eine Batterie muss normalerweise erst trocknen, bevor er weiterverarbeitet werden kann. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE und der Maschinenbauer IKA haben nun einen anderen Weg für Elektroden von Natrium-Ionen-Batterien erprobt: Sie stellen das Material trocken und ohne PFAS-haltige Bindemittel her.
Das Team hat nach Angaben des Instituts einen freistehenden Elektrodenfilm erzeugt und auf eine stromleitende Folie laminiert. Der nächste Schritt führt zu größeren Versuchszellen. Eine fertige industrielle Batterieproduktion ist damit noch nicht gezeigt.
Warum eine Elektrode ein Bindemittel braucht
Eine Batterie enthält zwei Elektroden. In ihnen laufen beim Laden und Entladen die Vorgänge ab, durch die Energie gespeichert und wieder abgegeben wird. Das aktive Material einer Elektrode liegt bei der Herstellung oft als Pulver vor. Damit daraus eine zusammenhängende Schicht wird, braucht es neben weiteren Bestandteilen ein Bindemittel. Die Schicht muss zudem an einer Metallfolie haften, die den Strom ableitet.
Üblich ist eine Nassbeschichtung: Die Bestandteile werden mit einem Lösungsmittel zu einer streichfähigen Mischung verarbeitet und aufgetragen. Danach muss das Lösungsmittel wieder entfernt werden. Das Trocknen braucht Platz und Energie. Ein Trockenprozess soll diesen Schritt vermeiden.
Vom Pulver zum selbsttragenden Film
Im Projekt LAENDLE verwenden die Partner laut Fraunhofer einen kontinuierlichen Knetprozess. Dabei entsteht das Elektrodenmaterial ohne Lösungsmittel. Das Team identifizierte zwei Klassen von Polymerbindern, die ohne PFAS auskommen und für das Verfahren geeignet sind. PFAS sind eine große Gruppe schwer abbaubarer fluorierter Chemikalien. Der Verzicht betrifft hier den beschriebenen Elektrodenprozess; dass die gesamte Batterie frei von allen PFAS ist, folgt daraus nicht.
Aus dem Material fertigten die Forschenden einen Film, der sich zunächst selbst tragen kann. Er wird anschließend auf die Stromableiterfolie aufgebracht. Laut Institut braucht die Folie dabei keinen zusätzlichen Haftvermittler. Die bislang erzeugte Elektrodenschicht ist 80 bis 180 Mikrometer dick: Ein Mikrometer ist ein Tausendstel Millimeter.
Für die Fertigung ist diese Reihenfolge interessant, weil Trocknung und ein zusätzlicher Auftragsschritt entfallen können. Das Institut erwartet dadurch geringeren Aufwand. Wie groß der Vorteil unter den Bedingungen einer späteren Fabrik tatsächlich ausfällt, hängt jedoch von der Umsetzung und den Vergleichsbedingungen ab; die Mitteilung legt dafür keine vollständige Berechnung offen.
Was bis zur Batterie noch fehlt
Natrium-Ionen-Batterien funktionieren mit Natrium-Ionen als beweglichen Ladungsträgern. An ihnen wird für unterschiedliche Speicheranwendungen geforscht. Ein neues Verfahren für eine ihrer Elektroden ist ein Baustein der Herstellung, aber noch kein Nachweis für die Eigenschaften einer kompletten Zelle.
Als Nächstes will das Team den Prozess auf sogenannte Pouch-Zellen übertragen. Das sind Batteriezellen in einer flexiblen Hülle. Außerdem soll der Anteil des Bindemittels weiter sinken. Wie gut die damit gebauten Zellen über viele Ladezyklen arbeiten und wie zuverlässig die Produktion im größeren Maßstab läuft, muss sich im weiteren Projekt zeigen. Die Projektseite nennt für LAENDLE eine Laufzeit bis Juni 2027.
Auch anderswo wird an trockenen Elektroden für Natrium-Zellen gearbeitet. Das US-Energieministerium beschreibt ein gefördertes separates Vorhaben, das ebenfalls eine lösungsmittelfreie Beschichtung entwickeln soll. Es zeigt das Interesse an der Fertigungstechnik, sagt aber nichts über die Leistung des Freiburger Verfahrens aus.
Quellen
- Fraunhofer ISE: Resource-Efficient Battery Electrodes Free of PFAS Chemicals, 3. November 2026
- Fraunhofer ISE: Forschungsprojekt LAENDLE
- US Department of Energy: Platform Technologies for Transformative Battery Manufacturing
Für diesen Artikel wurden KI-gestützte Recherche- und Editierwerkzeuge verwendet. Der Inhalt wurde redaktionell geprüft.
