Bindemittelersatzstoffe für PTFE im Bereich der Trockenfilmherstellung von Batterieerzeugnissen

Für die Herstellungsmöglichkeiten von Lithium-Ionen-Batterie Produkten, die gerade im Bereich der Automobilbranche für die heutige Zeit von enormem Interesse sind, werden stetig neue Ansätze zur verbesserten Realisierung solcher Batterien erforscht. Eine vielversprechende Methode der Herstellungsart basiert dabei auf einer Trockenfilmherstellungsmethode. Ein bestimmtes Trockenfilmherstellungsverfahren, das sogenannte „Bindemittelfibrillierungsverfahren“, verwendet zumeist Polytetrafluor-ethylen (PTFE) haltige Bindemittel.
Diese Arbeit beschäftigte sich mit der Untersuchung von Ersatzbindemittel für PTFE im Bereich der Trockenfilmherstellung über Bindemittelfibrillierungsverfahren. Ziel dabei war es für fluorhaltige Substanzen wie PTFE und Polyvinylidenfluorid (PVDF), welche als perkutan gelten, eine fluorfreie Alternative mit vergleichbaren Filmbildungseigenschaften zu finden. Dabei wurde für die Untersuchung der vom Firmenpartner gemischten Graphitpulvermischungen, eine Scherzellenprüfung vorgenommen. Zusätzlich wurden einfachere Methoden zur Bestimmung der Schüttdichte und ein Pyknometertest verwendet, um die Feststoffdichte zu bestimmen, und anschließend die Porositäten der Mischungen daraus zu berechnen. Abschließend wurde eine Druckprüfung mittels einer Universalprüfmaschine durchgeführt. Dabei kam es zu Brikettbildungen einzelner Pulvermischungen. Diese Briketts dienten zusammen mit den erhaltenen Daten der anderen Untersuchungsarten, vor allem aber mit den Ergebnissen aus den Scherzellenprüfungen, letztlich zur Beurteilung der Filmbildungsqualitäten einzelner Pulvermischungen.
Die Filmbildungsqualität der mit PTFE versetzten Pulver H und Pulver C blieb unerreicht. Pulvermischungen wie Pulver 1 Pulver 2, Pulver 3 und Pulver 14 waren durch die Verwendung von kleinen Polyethylen Partikel, filmbildend. Durch den Einsatz größerer Polyethylen Partikel erfolgte keine Filmbildung. Zentrifugieren wirkte sich bei PVDF negativ auf die Filmbildung aus. Jedoch lieferte Pulver 15 das beste Resultat mit nicht PTFE haltigem Zusatz. Dies wurde durch Mischen mit einem Henschel-Mischer und deutlich erhöhter Rotationen erreicht. Für die Basisgraphitpulver Pulver G1 und Pulver G2 zeigte sich bei erhöhtem Druck, eine geringfügige Verbesserung der Filmbildung für Pulver G2. Durch ein r1/R-Verhältnis konnte eine Möglichkeit gefunden werden, durch den die Filmbildungsqualität von solchen Pulvermischungen beurteilt werden kann.