Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Biobasierte Bindemittel für Lithium-Ionen-Batterien entwickelt

Geeignet als Klebstoff auch für andere Bereiche

08.11.2019

Wie lassen sich Lithium-Ionen-Akkus nachhaltiger herstellen? Bei der Beantwortung dieser Frage spielen auch die Bindemittel, die in den Elektroden eingesetzt werden, eine wichtige Rolle. Sie sollten gesundheitlich unbedenklich sein und im Sinne der Bioökonomie einen möglichst hohen biobasierten Anteil enthalten. Die Technische Universität Braunschweig, das Thünen-Institut und die Custom Cells Itzehoe GmbH sowie die Schill + Seilacher „Struktol“ GmbH als assoziierter Partner prüften nun in einem Forschungsprojekt die Eignung biobasierter Epoxid-Härter-Systeme als Ersatz für die heute gängigen petrochemischen und halogenierten Bindemittel. Sie nutzten fettsäuremodifizierte, kommerziell verfügbare Epoxide und Härter sowie epoxidierte Pflanzenöle aus Öllein und der Sojabohne. Im Ergebnis eigneten sich insgesamt 21 entwickelte Binder-Härter-Systeme grundsätzlich als Elektroden-Klebstoff. Einige davon fielen durch sehr gute technische Eigenschaften auf und zeigten sich in Upscale-Versuchen auch für eine industrielle Produktion geeignet.

Für das Bindemittel, mit dem die chemisch aktiven Substanzen in den Elektroden von Lithium-Ionen-Batterien befestigt werden, verwendet man heute überwiegend Polyvinylidenfluorid (PVDF) in Kombination mit dem Lösemittel N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP). Beide Stoffe haben jedoch Nachteile: PVDF ist teuer, schwer zu entsorgen und weist mechanische Schwächen auf, während NMP aufgrund seiner toxischen Eigenschaften von der Europäischen Chemikalienagentur als besonders besorgniserregend eingestuft wurde.

Im jetzt abgeschlossenen Projekt untersuchten Forscher erstmals epoxid-basierte Bindemittel aus nachwachsenden Rohstoffen. Sie 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 gut ab. Als besonders vielversprechend erwies sich ein fettsäuremodifizierter Bisphenol-A-Diglycidylether als Epoxidharz mit einem biobasierten Diamin als Härter. Gute technische Eigenschaften weist auch die Kombination aus epoxidiertem Leinöl mit Admerginsäure auf, deren biobasierter Anteil bei ca. 87 Prozent liegt. Vollständig biobasiert und ebenfalls grundsätzlich gut geeignet war das System epoxidiertes Leinöl mit einem Härter aus Bernsteinsäureanhydrid und Glycerin. Außerdem konnten die Forscher durch das Vorvernetzen der Epoxide die Zellkapazität der Batterien deutlich verbessern: Die Zellen verfügten nach mehrfachen Be- und Entladungen noch über deutlich mehr Ladekapazität als bei nicht vorvernetzten Epoxiden. In Upscale-Versuchen gelang es den Forschern, einige der entwickelten Systeme industrienah zu verarbeiten.
Die neuen Binder sind nicht nur für die Elektrodenproduktion von Batterien interessant, sondern auch für den Ersatz konventioneller Epoxide und weiterer Klebstoffe.

Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gefördert.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe
  • News

    Kunststoff aus Pflanzen

    Anilin ist eine wichtige Grundchemikalie zur Herstellung u. a. von Farbstoffen und Pigmenten, von Medikamenten, aber auch von Synthesekautschuk. In erster Linie wird es jedoch in einem mehrstufigen Prozess zu Polyurethanen weiterverarbeitet. Diese Kunststoffklasse dient zum Beispiel der Däm ... mehr

    Gegen Plastikmüll im Meer

    Die Leibniz Universität Hannover, die Hochschule Hannover und die Hydra Marine Sciences GmbH wollen zusammen mit weiteren Partnern biobasierte Kunststoffe entwickeln, die sich im Meer biologisch abbauen. Die Forscher erstellen dazu verschiedene Demonstrator-Bauteile und prüfen deren Abbauve ... mehr

    Auf dem Weg zum biobasierten Mörtel

    Das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (IPF), die Hilti Entwicklungsgesellschaft und die FIT Umwelttechnik (FIT) haben 2-Komponenten-Mörtel mit neuartigen biobasierten Reaktivverdünnern entwickelt. Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) ü ... mehr

  • Firmen

    Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)

    Die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. koordiniert und fördert Forschungs-, Entwicklungs- und Demonstrationsprojekte sowie Markteinführung zu nachwachsenden Rohstoffen. Aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz stehen dafür im Jahr 2006 run ... mehr

  • Forschungsinstitute

    Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)

    Die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) ist Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) und unterstützt Forschung, Entwicklung und Markteinführung im Bereich Nachwachsende Rohstoffe. Neben der Betreuung des * Forschungspr ... mehr

Mehr über TU Braunschweig
Mehr über Johann Heinrich von Thünen-Institut
  • News

    Reaktorunglück in Japan: Folgen für das Ökosystem Meer

    Während sich die Lage am japanischen Unglückskraftwerk in Fukushima auf weiterhin kritischem Niveau zusehends stabilisiert, werden erste Messwerte für radioaktive Stoffe in Umweltproben bekannt. Für den Bereich der Meeresumwelt liegt zurzeit erst eine Pressemitteilung aus Japan bezüglic ... mehr

    Japan: Zur möglichen Kontamination von Fischen und Meerwasserpflanzen

    In den letzten Stunden haben sich an der Situation im japanischen Kernkraftwerk Fukushima keine relevanten Änderungen ergeben. Es wird nach wie vor versucht, die kritische Lage in den Griff zu bekommen. Vom Betreiber der Anlage liegen auch weiterhin keine Informationen über Menge und Ar ... mehr

    Wie der Zucker sauer wird

    Wissenschaftler des Johann Heinrich von Thünen-Instituts (vTI) in Braunschweig haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich verschiedenste Zucker wie Traubenzucker oder Milchzucker in organische Säuren umwandeln lassen, die ein großes Potenzial für die industrielle Nutzung besitzen. Darüber ... mehr

  • Forschungsinstitute

    Johann Heinrich von Thünen-Institut

    Das Johann Heinrich von Thünen-Institut (vTI), Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, gehört zum Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV). Es erarbeitet wissenschaftliche Grundlagen als Entscheidungshilfen ... mehr

Mehr über Custom Cells Itzehoe
  • News

    P3 group investiert in Spezial-Lithium-Batterie-Hersteller Custom Cells Itzehoe GmbH

    Die P3 group hat sich diese Woche an der Custom Cells, einem Lithium-Akkumulatoren Hersteller für spezielle Anwendungen beteiligt und übernimmt die Anteile der Altgesellschafter. Die Custom Cells stellt seit 2012 kundenspezifische Elektrodenfolien, spezielle wieder aufladbare Lithium-Batter ... mehr

  • Firmen

    Custom Cells Itzehoe GmbH

    Custom Cells – Energiespeicher werden auf Chemie-, Batterie- und Batteriemodulebene anhand Ihrer Anforderungen optimiert, so dass große Performancevorteile erzielt werden. Unsere Energiespeicher oder Batterie-Zwischenprodukte werden vom Prototyp bis zur Serie mit einzigartiger Zellbautechno ... mehr

Mehr über Schill + Seilacher
  • Firmen

    Schill + Seilacher GmbH

    Am Anfang der Geschichte der Firma Schill + Seilacher standen zwei Männer: Christoph Seilacher und sein Schwager Karl Schill. Gemeinsam gründeten Sie 1877 in Heilbronn eine kleine Fabrik, die chemische Spezialitäten für die Lederverarbeitung herstellte. Inzwischen hat sich die Firma zu ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.