Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS und das Industrial Technology Research Institute (ITRI) entwickeln im gemeinsamen Forschungsprojekt FREDY neue Material- und Prozesslösungen für trockenbeschichtete Batterieelektroden. Ziel ist eine skalierbare Fertigung ohne fluorhaltige Polymere bei gleichzeitig hoher elektrochemischer Leistungsfähigkeit.
Fluorfreie Binder als Alternative zu PTFE
Bei heutigen Trockenbeschichtungsverfahren kommen häufig Binder auf Basis von Polytetrafluorethylen (PTFE) zum Einsatz. FREDY untersucht fluorfreie Alternativen, die eine vergleichbare oder bessere Verarbeitbarkeit ermöglichen sollen.
Das Fraunhofer IWS bringt dafür seine Trockenbeschichtungstechnologie DRYtraec ein und erweitert sie um neue Materialsysteme. Die Trockenbeschichtung verzichtet auf Lösemittel und die damit verbundene energieintensive Trocknung und Rückgewinnung. Dadurch kann die Prozesskette in der Elektrodenfertigung verkürzt und der Energiebedarf reduziert werden.
„Wir verknüpfen Materialentwicklung direkt mit Prozess- und Anlagenkonzepten und beschleunigen so den Transfer in industrielle Anwendungen“, sagt Dr. Benjamin Schumm, Abteilungsleiter Partikeltechnik am Fraunhofer IWS.
ALD-Beschichtungen stabilisieren Aktivmaterialien
Parallel zur Binderentwicklung werden die Aktivmaterialien gezielt oberflächenfunktionalisiert. ITRI nutzt dafür Atomic Layer Deposition (ALD), um definierte Beschichtungen auf Partikeloberflächen aufzubringen. Die entstehenden Core-Shell-Strukturen sollen die elektrochemische Stabilität der Aktivmaterialien erhöhen und damit die Leistungsfähigkeit der Zellen verbessern.
Das Projekt verbindet damit Materialentwicklung, Oberflächenfunktionalisierung, Trockenbeschichtung und Anlagenkonzepte in einem gemeinsamen Ansatz.
Industrieller Transfer bis 2028 im Fokus
FREDY läuft von September 2025 bis August 2028 und richtet sich an Materialhersteller, Anlagenbauer und Zellproduzenten. Die Partner wollen die entwickelten Lösungen nach Projektende innerhalb weniger Jahre in industrielle Anwendungen überführen.
Das Fraunhofer IWS finanziert seinen Projektanteil über das Fraunhofer-Programm ICON, ITRI trägt die eigenen Arbeiten aus eigenen Mitteln. Die Zusammenarbeit soll zugleich den Technologietransfer zwischen Deutschland und Taiwan im Bereich Batteriefertigung stärken.