Vom Licht zur Struktur: Ein neues Kapitel in der Kathodenherstellung 

Im Wettlauf um die Elektrifizierung aller Bereiche – von Autos bis hin zu Stromnetzen – steht die Lithium-Ionen-Batterie im Mittelpunkt. Ingenieure haben ihre Leistungsfähigkeit gesteigert, Chemiker haben ihre chemische Zusammensetzung optimiert, und die Hersteller fahren die Produktion in beispiellosem Tempo hoch. 

Doch hinter diesem Hightech-Wettlauf verbirgt sich ein überraschend 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 Lösungsmittel der Wahl für das Auflösen von Bindemitteln in Kathodenslurries. Es erfüllt seinen Zweck gut – bis man einen Schritt zurücktritt und die weiterreichenden Folgen betrachtet. Der Einsatz von NMP bedeutet den Bau und Betrieb riesiger Trockenöfen. Er bedeutet hohe Energiekosten. Er bedeutet die Entwicklung von Lösungsmittelrückgewinnungssystemen, nur um die gesetzlichen Vorschriften zu erfüllen. Und vor allem bedeutet er eine Gefährdung der Arbeitssicherheit aufgrund der bekannten Toxizität und der Reproduktionsrisiken von NMP. Hinzu kommt eine wachsende Liste von Vorschriften – wie die REACH-Verordnung der EU –, die dieses Lösungsmittel immer mehr an den Rand der Veralterung drängen. Wenn wir es ernst meinen mit der Skalierung der Batterieproduktion in einer Welt, die nach Netto-Null strebt, brauchen wir einen besseren Weg. 

Was wäre, wenn wir NMP komplett 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 Wärme zur Bildung der Elektrode auf Licht zurückgreifen könnten? Und genau das haben wir getan. 

Wir haben ein Bindemittelsystem auf Photopolymerbasis entwickelt, das weder Lösungsmittel noch Trockenöfen oder einen 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 Photopolymeren in Batterieanwendungen liegt in der Beschaffenheit der Materialien, die wir beschichten. Kathodenpulver – insbesondere dunkle Sorten wie NMC oder LFP – neigen dazu, Licht zu absorbieren. Das ist ein Problem, wenn der Aushärtungsprozess davon abhängt. 

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

Während überall in Großbritannien, Europa und darüber hinaus neue Gigafabriken entstehen, wächst der Druck, intelligentere und umweltfreundlichere Verfahren für die Herstellung der Batterien einzuführen, die unsere Welt mit Energie versorgen werden. Dabei handelt es sich nicht nur um eine marginale Verbesserung – es ist ein Paradigmenwechsel, der bereits im Gange ist. Von der Beschichtung bis zur Struktur definieren wir die Kathodenherstellung neu, und die Frage ist nicht mehr, ob wir NMP hinter uns lassen sollten, sondern wie schnell wir dies umsetzen können. 

Dieser Wandel kann nicht isoliert erfolgen. Gigafabriken, Automobilhersteller und Tier-1-Zulieferer spielen eine entscheidende Rolle bei der Unterstützung kleiner Unternehmen und bahnbrechender Technologien. Durch Partnerschaften mit Innovatoren, die Einrichtung von Pilotanlagen und die frühzeitige Einbindung skalierbarer Lösungen in die Lieferkette können Branchenführer dazu beitragen, Kosten-, ESG- und Leistungsvorteile im gesamten Batterie-Ökosystem zu erschließen.