Vom Licht zur Struktur: Ein neues Kapitel in der Kathodenherstellung 

Im Rennen um die Elektrifizierung aller Bereiche - vom Auto bis zum Stromnetz - steht die Lithium-Ionen-Batterie im Mittelpunkt. Ingenieure haben ihre Leistung gesteigert, Chemiker haben ihre Chemie optimiert, und die Hersteller steigern die Produktion in einem nie dagewesenen Tempo. 

Doch unter der Oberfläche dieses Hightech-Sprints verbirgt sich ein erstaunlich altes Problem - die Kathodenbeschichtung. Und im Zentrum dieses Problems steht N-Methyl-2-Pyrrolidon, in der Branche besser bekannt als NMP. 

NMP ist seit Jahren das bevorzugte Lösungsmittel zum Lösen von Bindemitteln in Kathodenaufschlämmungen. Es erfüllt seine Aufgabe gut - bis man sich die weiteren Konsequenzen vor Augen führt. Die Verwendung von NMP bedeutet den Bau und Betrieb riesiger Trockenöfen. Das bedeutet, dass man hohe Energierechnungen zu bewältigen hat. Es bedeutet, dass Systeme zur Rückgewinnung von Lösungsmitteln entwickelt werden müssen, nur um die Vorschriften einzuhalten. Und vor allem ist die Sicherheit der Arbeitnehmer gefährdet, da NMP bekanntermaßen giftig ist und die Fortpflanzung beeinträchtigt. Hinzu kommt eine immer länger werdende Liste von Vorschriften - wie die REACH-Richtlinie der EU -, die dieses Lösungsmittel immer mehr an den Rand des Auslaufens drängen. Wenn wir die Batterieproduktion in einer Welt, die Netto-Null-Emissionen anstrebt, ernsthaft ausbauen wollen, brauchen wir einen besseren Weg. 

Was wäre, wenn wir die NMP ganz abschaffen könnten?

Die Antwort kam nicht aus der herkömmlichen Batterieherstellung, sondern aus unseren Wurzeln in der Photopolymerchemie und der additiven Fertigung. Was wäre, wenn wir statt auf Lösungsmittel und Hitze zur Bildung der Elektrode auf Licht zurückgreifen könnten? Und genau das haben wir getan. 

Wir haben ein Bindemittelsystem auf Photopolymerbasis entwickelt, das keine Lösungsmittel, keine Trockenöfen und keinen hohen Energieaufwand erfordert. Stattdessen härtet es unter UV- oder LED-Licht schnell aus und bildet eine stabile, gleichmäßige Kathodenbeschichtung. 

Eine der größten Herausforderungen bei der Verwendung von Fotopolymeren in Batterieanwendungen liegt in der Beschaffenheit der Materialien, die wir beschichten. Kathodenpulver - insbesondere dunkle wie NMC oder LFP - neigen dazu, Licht zu absorbieren. Das ist ein Problem, wenn der Aushärtungsprozess davon abhängt. 

Durch die Abstimmung der Fotoinitiatoren, die Modifizierung der Harzchemie und die Optimierung der Belichtungswellenlänge haben wir sichergestellt, dass unser Bindemittelsystem schnell und gleichmäßig aushärtet, selbst bei stark lichtabsorbierenden Pulvern. Das Ergebnis ist ein reibungsloser, zuverlässiger und skalierbarer Kathodenbeschichtungsprozess, der die Umweltbelastung und die Kosten drastisch reduziert. 

Mit dem Bau neuer Gigafabriken im Vereinigten Königreich, in Europa und darüber hinaus wächst der Druck, intelligentere und sauberere Wege zur Herstellung der Batterien zu beschreiten, die unsere Welt mit Energie versorgen werden. Dies ist nicht nur ein marginaler Gewinn - es ist ein Paradigmenwechsel, der bereits im Gange ist. Vom Licht zur Struktur: Wir definieren die Kathodenherstellung neu, und die Frage ist nicht mehr, ob wir über NMP hinausgehen sollten, sondern wie schnell wir dies erreichen können. 

Dieser Übergang kann nicht isoliert erfolgen. Gigafactories, Automobil-OEMs und Tier-1-Zulieferer spielen eine entscheidende Rolle bei der Unterstützung kleiner Unternehmen und bahnbrechender Technologien. Durch Partnerschaften mit Innovatoren, die Eröffnung von Pilotlinien und die frühe Einbindung skalierbarer Lösungen in die Lieferkette können Branchenführer dazu beitragen, Kosten-, ESG- und Leistungsvorteile im gesamten Batterie-Ökosystem zu erschließen.