Lithium-Ionen-Batterien: Forscher entwickeln biobasiertes Bindemittel

07.11.2019

Bindemittel in den Elektroden spielen bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Akkus ebenso eine Rolle in Sachen Nachhaltigkeit, wie andere Komponenten der Batterien. Die Bindemittel sollten gesundheitlich unbedenklich sein und einen möglichst hohen biobasierten Anteil haben. Daher haben die Technische Universität Braunschweig, das Thünen-Institut und die Custom Cells Itzehoe GmbH sowie die Schill + Seilacher „Struktol“ GmbH als assoziierter Partner in einem Forschungsprojekt die Eignung biobasierter Epoxid-Härter-Systeme als Ersatz für die heute gängigen petrochemischen und halogenierten Bindemittel geprüft. Epoxide sind sehr reaktionsfähige, organische Verbindungen.

Die Forscher entwickelten insgesamt 21 Epoxid-Härter-Systeme, die sich grundsätzlich für die Herstellung von Elektroden von Lithium-Ionen-Batterien eignen. Insbesondere bei Haftung, chemischer Beständigkeit gegenüber dem aggressiven Elektrolyten, Elastizität und der Trocknung schnitten die neuen Bindemittel den Forschungsergebnissen zufolge gut ab. Als besonders vielversprechend erwies sich dem Konsortium nach ein fettsäuremodifizierter Bisphenol-A-Diglycidylether als Epoxidharz mit einem biobasierten Diamin als Härter. Gute technische Eigenschaften weise auch die Kombination aus epoxidiertem Leinöl mit Admerginsäure auf, deren biobasierter Anteil bei etwa 87 Prozent liegt. Vollständig biobasiert und ebenfalls grundsätzlich gut geeignet sei auch das System epoxidiertes Leinöl mit einem Härter aus Bernsteinsäureanhydrid und Glycerin.

Das Wissenschaftsteam habe außerdem durch das Vorvernetzen der Epoxide die Zellkapazität der Batterien deutlich verbessern können: Die Zellen verfügten nach mehrfachen Be- und Entladungen noch über deutlich mehr Ladekapazität als bei nicht vorvernetzten Epoxiden, so der Abschlussbericht. In Upscale-Versuchen gelang es den Forschern, einige der entwickelten Systeme industrienah zu verarbeiten. (vb)

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