Ersetzt Kupferfolie in Anode
Toray entwickelt Kunststoff-Folie als Stromabnehmer in Batterien
Toray hat eine Kunststoff-Folie entwickelt, die Kupferfolien-Stromabnehmer in Anoden von Lithium-Ionen-Batterien ersetzen kann. Die Leistung bleibt mit dem neuen Material vergleichbar, dafür reduziert sich das Gewicht der Batterie.
Die Angebots- und Nachfragesituation bei Kupfer ist angespannt.
Sitthichai - stock.adobe.com
Bei der neu entwickelten Folie handelt es sich um ein Kunststoff-Foliensubstrat für den Einsatz in Folien-Stromabnehmern. Es erfüllt vier wesentliche Anforderungen an Stromabnehmer-Materialien: Oxidations- und Reduktionsbeständigkeit, Haftung der Metallschicht, mechanische Festigkeit und thermische Stabilität. Herkömmliche Anoden-Stromabnehmer bestehen aus leitfähiger Kupferfolie. Sie leiten den Strom von der Anode der Batterie ab.
Toray hat das Material durch eine Struktursteuerung mittels Polymerdesign und Folienherstellungsverfahren erreicht, die auf der firmeneigenen Polymerlegierungstechnologie basieren. Anoden-Folienstromabnehmer auf Basis der neuen Folie zeichnen sich durch eine gute Reduktionsbeständigkeit und eine starke Haftung der Kupferschicht aus. Zudem bieten sie eine mit Kupferfolie vergleichbare mechanische Festigkeit sowie eine geringe thermische Schrumpfung.
Ein Stromabnehmer auf Basis der neuen Folie ist 50 % bis 60 % leichter als ein herkömmlicher Stromabnehmer aus Kupferfolie. Dadurch lässt sich das Gewicht der Batteriezelle voraussichtlich um etwa 10 % reduzieren. Zudem soll die Folie dazu beitragen, die Materialkosten zu stabilisieren, indem sie den Kupferverbrauch angesichts der angespannten Angebots- und Nachfragesituation bei Kupfer reduziert.
Warum braucht es neue Foliensubstrate?
Im Zuge des Strebens nach höherer Energiedichte ist die Nachfrage nach leichteren Batterien gestiegen, was das Entwickeln von Folien-Stromabnehmern mit ultradünnen Kupferschichten auf Kunststoff-Foliensubstraten vorangetrieben hat. Polyethylenterephthalat-Folie (PET) kann zwar auf der Kathodenseite als Kunststoffsubstrat dienen, zersetzt sich jedoch in der stark reduzierenden Umgebung der Anode.
Bislang stand kein anderes Kunststoff-Foliensubstrat zur Verfügung, das gleichzeitig die geforderten Eigenschaften hinsichtlich Reduktionsbeständigkeit, Haftung der Metallschicht, mechanischer Festigkeit und thermischer Stabilität aufwies.
