Zentrum für Partikeltechnik

Das Fraunhofer IPA verfügt über jahrzehntelange Erfahrung im Bereich der Oberflächentechnik und vereint im Zentrum für Partikeltechnik diese Kompetenzen unter weiterer Einbeziehung der Fachabteilung Reinst- und Mikroproduktion sowie des Zentrums für Additive Produktion. Damit bildet es systemisch-interdisziplinär die gesamte Prozesskette Partikeltechnik von der Erarbeitung wissenschaftlicher Grundlagen bis zum Einsatz im industriellen Umfeld ab.

In diesem Anwendungszentrum treffen Hersteller, Anwender und die Forscher des Fraunhofer IPA zu einem interdisziplinären Austausch zusammen. Hier können mit dem IPA als unterstützender Forschungseinrichtung vorhandene Techniken verbessert und neue Techniken unter produktionsähnlichen Bedingungen in vorhandenen und neu aufzubauenden Labor- und Technikumseinrichtungen erprobt werden. Die Forschungsfragen beziehen sich auf relevante Themen der Herstellung und Verarbeitung von Partikeln, den dabei erforderlichen Arbeitsschutz, Energie- und Ressourcen-Effizienz sowie Umweltschutz.

Die Schwerpunktthemen sind anwendungsorientierte Beratung, Verfahrensvergleiche sowie grundlagenorientierte Forschungsvorhaben zu:

- Grundverfahren für Pulver und Schüttgüter, Apparatebau- und Verfahrenskomponenten,
- Verpacken und Abfüllen,
- Nanopartikeltechnologie,
- Messen, Regeln, Automatisieren, Digitalisieren, I 4.0-relevante Themen
- Sicherheits- und Umwelttechnik, Explosions-Schutz sowie
- Qualitätskontrolle, -sicherung und -management.

Pulverapplikationstechnik im Rolle-zu-Rolle-Verfahren

Bei der Herstellung von Elektroden für elektrochemische Energiespeicher ist die Beschichtung der Stromkollektoren ein zentraler Prozess. Bisher verwendete Materialien erfordern eine energieintensive Trocknung und setzen gesundheits- und umweltgefährliche Lösemittel frei. Die auf dem TransApp®-Verfahren basierende Pulverbeschichtungstechnologie elimiert dieses Gefährdungspotenzial und bietet weitere Vorteile.

Zahlreiche kundenspezifische Versuche, die im Technikum am Fraunhofer IPA mit der Partnerfirma TransApp-GmbH, Österreich, durchgeführt wurden, belegen die sehr guten Beschichtungsergebnisse dieses pistolenlosen Pulver-Applikationsverfahrens: Die Prozesse der Vorbehandlung, Pulverapplikation, Einbrennen, Abkühlen lassen sich maßgeblich verkürzen und führen zu Energie- und Kosteneinsparung.

Vor diesem Hintergrund wurde am IPA im Rahmen des Forschungsprojektes Elibama (European Li-Ion Battery Advanced Manufacturing) eine pistolenlose Applikationstechnik zur elektrostatischen Abscheidung des Dry-Blend-Funktionsmaterials auf der Stromkollektorfolie entwickelt.

Für die Erfordernisse der Trocknung, wird am Fraunhofer IPA eine Infrarot-Temperaturbehandlungstechnik aus kurz- und mittelwelligen, gas- und elektrisch betriebenen Strahlern eingesetzt. Anwendungsorientierte Anpassungen von Coilcoating-Prozessen werden häufig mit dem Partnerinstitut CRM im belgischen Lüttich erarbeitet. Mit einer abgewandelten Technik werden mittels eines Rolle-zu-Rolle-Pulverbeschichtungsprozesses in Stuttgart Elektroden für Energiespeicherzellen im Versuchsmaßstab hergestellt.

Weitere Informationen

Cudazzo, M.; Hubrich, C. (2019): Flüssigkeitsgefüllte Mikrokapseln für Pulverlack. In: In: besser lackieren 21 (5), S.6.
Cudazzo, M.; Pulli, K. (2018): Pistolenlose Pulverbeschichtung. In: besser lackieren 20 (18), S.6.
Cudazzo, M.; Joachimi, C. (2019) Wärmeleitung in Pulverlack. In: besser lackieren 21 (19), S.6.
Landwehr, I. (2018): Elektrodenfertigung mit Pulverbeschichtung. In: besser lackieren 20 (11), S.6.
Schälicke, G. et al (2020): Solvent-Free Manufacturing of Electrodes for Lithium-IonBatteries via Electrostatic Coating. In: Energy Technology 8 (2), Art.No. 1900309, 8 S.
Poster »Funktionsschichten für elektrochemische Speicher und Wandler«.