Beratung bei der Entwicklung eines Schlitzdüsen-Konzepts incl. Herstellung der Schlitzdüsen

Durch Anpassung des Schlitzdüsenauftrags sollen Aktivpartikel für Lithium-Ionen-Batterie-Folien in einer gewissen Orientierung in der Aktivschicht aufgetragen werden. Die geforderte Schlitzdüse soll für diese Anwendung geeignete anisotrope Aktivpartikel, die ein gewisses Seiten-Längen-Verhältnis aufweisen, über die Nass-Auftragung in einer gewissen Art und Weise so auftragen, dass sie danach in der getrockneten Aktivschicht eine geforderte Orientierung aufweisen. Die Aktivpartikel sollen am Ende hinsichtlich Qualität und Quantität in dem Maße zur Ableiterfolie hin orientiert sein, dass die Diffusionswege des Batterie-Elektrolytes sich signifikant verkürzen und somit die elektrochemischen Eigenschaften der Elektrodenfolien verbessert werden. Die gewünschte Orientierung soll nur über die Auftragung erfolgen ohne eine vorgeschaltete Behandlung der Aktivpartikel und ohne Zuhilfenahme eines weiteren aufwendigen Prozessschrittes nach dem Auftragungsvorgang. Sollte es sich während des Projektverlaufs zeigen, dass man auch die gesamte Aufhängung der Düse oder sogar das klassische Schlitzdüsen-Auftragskonzept ändern muss, so dass an der gesamten Auftragung zusätzliche konstruktive Änderungen durchzuführen sind, dann ist das zulässig. Des Weiteren sind zusätzliche einfache, für eine gewünschte Partikel-Orientierung hilfreiche, Gerätschaften und Maßnahmen, die nur die Düse oder die Auftragung an sich bis hin zum Trockner betreffen, auch zulässig. Die Schlitzdüse muss für lösemittelhaltige und wässrige Pastensysteme mit abrassiven Metalloxid-Partikel geeignet sein und diese beschichten können. Das heißt zusammengefasst auch, dass diese Schlitzdüse neben ihrem Haupt-Attribut, gewisse Partikel auf eine bestimmte Art orientieren zu können, auch hinsichtlich Material, Lösemittel, Auftragsqualität und Querhomogenität einen gewissen geforderten Applikations-, Rheologie- und Pastenflussbereich gut abdecken muss. Die Abmaße der Düse müssen in den Dimensionen sein, so dass sie in den vorhandenen Beschichter noch gut eingebaut und benutzt werden können. Die übliche Gesamt-Düsenbreite ist mit 350-400mm, die Gesamt-Tiefe mit 150-200mm und die Gesamt-Höhe von 150-200mm grob vorgegeben. Das Düsenoberteil und -Unterteil soll mit Wasser temperierbar sein bis 80°C um sich weitere Einflussmöglichkeiten und -Parameter auf eine Partikelorientierung offen zu halten, da die Pasten bei höheren Temperaturen niedrigviskoser werden. Es müssen dafür an der in Auftragungsrichtung gesehenen rechten Düsenseite Anschlüsse vorgesehen werden, die das ZSW dann mit passenden Schlauch-Kupplungen bestückt, so dass eine vorhandene Temperierung angeschlossen werden kann. Da auch Kunststoff auflösende Lösemittel verwendet werden, z.B. NMP (N-Methyl-2-Pyrrolidon), müssen alle Dichtungen und weichen Teile, die mit der Paste in Kontakt kommen, lösemittelbeständig und am besten perfluoriert sein (PFTE oder FFKM). Auch das Schlitzdüsenmaterial und deren Oberflächen muss den Anforderungen der verwendeten Lösemittel und sehr abrassiven Partikeln standhalten können. Die Düse sollte einfach zu zerlegen und zu reinigen sein und ohne großen Aufwand wieder reproduzierbar zusammengebaut werden können. Es müssen in der Düse sogenannte Shim-Schablonen eingelegt werden können, die die Auftragsbreite und die Schlitzweite variieren. Weitere dokumentierte und nicht erwähnte Funktionen sind gemäß Lastenheft und Entwicklungsfortschritt umzusetzen. Eine Verschwiegenheitserklärung ist im Zuschlagsfall zu unterzeichnen. ERFORDERLICHE LEISTUNGEN: • Besprechung von bisherigen und neuen Versuchsergebnissen zwischen ZSW und AN • Erstellung von Fertigungszeichnungen/3-D-Modellen oder sonstige Darstellungen für eine weiter entwickelte Schlitzdüse, oder Schritte die zur Weiterentwicklung führen, wie die Anpassung und Wiederholung von Beschichtungsversuchen und deren Bedingungen • Abstimmung von Entwürfen/Konzepten für eine weiter entwickelte Schlitzdüse mit den Untersuchungsleitern am ZSW vor der Ausarbeitung und Herstellung • Ggf. Fortschreibung der Fertigungszeichnungen/Darstellungen nach Besprechungen • Herstellung und Lieferung der Schlitzdüsen (Los 2) nach ggf. mehrfachen Optimierungen und Freigabe durch das ZSW zur weiteren Durchführung von Beschichtungsversuchen • Alle Schritte werden partnerschaftlich durchgeführt und sollen eine Verbesserung der Batterieeigenschaften durch Optimierung der Schlitzdüse dokumentieren • Es sind auch mehrere unterschiedliche Entwicklungsansätze denkbar, die parallel verfolgt werden, um mit Versuchen die Optimierung zu belegen • Die Entwicklungsarbeiten werden für die einzelnen Entwicklungsabschnitte auf Grundlage einer bis 31.08.2024 geltenden Rahmenvereinbarung angeboten und vergütet • Es besteht die Möglichkeit einer Verlängerung der Rahmenvereinbarung

Die in Los 1 beschriebene Entwicklung eines neuartigen Schlitzdüsenkonzepts zur Optimierung eines Metallfolien-Beschichters für die Akkumulatoren-Entwicklung soll durch einen geeigneten Hersteller in Los 2 umgesetzt werden. Erwartet werden Bewerbungen von Herstellern, die in enger Zusammenarbeit mit den Entwicklern kooperieren.