Beschreibung

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Laufzeit der angegebenen Teilprojekte: 01.10.2019 bis 30.09.2022
Fördersumme der angegebenen Teilprojekte: 794.851,00 €
Projektvolumen der angegebenen Teilprojekte: 794.851,00 €

Ausführliche Beschreibung des Verbundprojektes

Herausforderungen und Ziele

MultiEx behandelt die simulationsgestützte Optimierung des Extrusionsprozesses für Lithium-Ionen-Batteriekathodensuspensionen. Dafür werden Experimente und mehrskalige simulative Untersuchungen durchgeführt, um den Prozess hinsichtlich Suspensionsqualität, verbesserter Schneckenkonfigurationen und höherer Durchsätze zu optimieren.

Inhalt und Arbeitsschwerpunkte

Experimentelle Untersuchungen in Vorgängerprojekten haben gezeigt, dass die Verteilung des Leitfähigkeitsadditivs innerhalb der Elektrodenstruktur die Leistungsfähigkeit der gefertigten Batteriezelle entscheidend beeinflusst. Dies kann einen wertvollen Beitrag dazu liefern, die Leitrußstruktur in Bezug auf eine gesteigerte Energie- und Leistungsdichte zu optimieren.

Hierfür wird im Projekt unter anderem eine Prozessroute mit trockener Vorstrukturierung der Leitruße mit Aktivmaterialien untersucht. Umfangreiche simulative Studien unter Zuhilfenahme der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) bieten dabei eine flexible und kostengünstige Möglichkeit, den Trockenmischprozess und den Einfluss der relevanten Prozessparameter zu untersuchen. Die Ergebnisse des Trockenmischvorgangs bilden die Ausgangssituation für die anschließende kontinuierliche Nassdispergierung in einem Extruder.

Um ein tiefgreifendes Verständnis des Dispergierprozesses zu erlangen, werden mikro- (DEM) und makroskalige (CFD) Simulationen durchgeführt. Aus den Ergebnissen der Simulationen auf der Mikroskala sind anschließend Kinetikvorschriften abzuleiten, welche die dynamischen Vorgänge des Leitrußaufschlusses in Abhängigkeit der während des Mischvorgangs wirkender Kräfte mathematisch beschreiben.

Zeitgleich untersuchen makroskopische Simulationen mittels CFD die innerhalb der Extrudergeometrie herrschende Strömungsbedingungen. Schließlich erfolgt die Kopplung beider Skalen mittels Populationsbilanzen. Dies liefert wichtige Informationen über die Beanspruchung des Leitrußes in der Suspension und schließlich über die Partikelgröße, die mit gegebenen Prozessparametern erreicht werden kann.

Quelle: https://www.prozell-cluster.de/projekte/multiex/ (jüngster Zugriff: 07.05.2020)

Kurzkategorisierung

Energiespeichertypen

Metall-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

mobil, stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung

schwarze Schlagworte: charakterisieren das Teilprojekt
graue und schwarze Schlagworte: charakterisieren das komplette Verbundprojekt

Teilprojektleiter

Herr Prof. Dr. Hermann Nirschl
Karlsruher Institut für Technologie - Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik (MVM) - Arbeitsgruppe Verfahrenstechnische Maschinen (VM)
Str. am Forum  8
76131 Karlsruhe

Telefon: +49 721 608-42404
E-Mail: hermann.nirschl@kit.edu

Verbundprojektleiter

Herr Prof. Dr. Hermann Nirschl
Karlsruher Institut für Technologie
Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik (MVM)
Straße am Forum 8
76131 Karlsruhe
Telefon: +49 721 608-42404

Pressekontakt für Teilprojekt

Herr Prof. Dr. Herrmann Nirschl
Karlsruher Institut für Technologie - Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik (MVM) - Arbeitsgruppe Verfahrenstechnische Maschinen (VM)
Str. am Forum 8
76131 Karlsruhe
Telefon: +49 721 608-42404
Fax: +48 721 608-42405
E-Mail: hermann.nirschl@kit.edu
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Pressekontakt für Verbundprojekt

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