Die Arbeitsgruppe Verfahrenstechnische Maschinen des Instituts für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik (MVM) beschäftigt sich mit verfahrenstechnischen Prozessen zur Partikelherstellung bzw. Partikelverarbeitung in flüssiger Phase. Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen die Filtration und Zentrifugation sowie die Mischtechnik bzw. die Agglomeration, wobei auf allen Gebieten aufgrund des bereits über 50jährigen Bestehens des MVMs umfangreiche Erfahrungen vorliegen. Neben der Charakterisierung von Dispersitätseigenschaften stellen die Modellierung und Simulation von Partikeln in wässriger Umgebung auf der Mikro- und Makroskala, die Entwicklung von digitalen Zwillingen und Batteriesimulationen einen weiteren Forschungsschwerpunkt dar. Zusätzlich steht seit einiger Zeit auch das direkte Recycling von Batteriematerialien im Fokus der Forschung des MVM.

Innerhalb des Kompetenzclusters greenBatt ist das KIT-MVM im Teilprojekt HydroLIBRec beteiligt. Aufgabe des KIT-MVM innerhalb des Projektes ist die experimentelle Untersuchung und Umsetzung des direkten Recyclings mittels kontinuierlicher Fraktionierung von Schwarzmasse in Dekantierzentrifugen. Ausgehend der gewonnenen Erkenntnisse wird im nächsten Schritt die Entwicklung eines digitalen Zwillings zur Beschreibung der kontinuierlichen Fraktionierung in Dekantierzentrifugen umgesetzt. Somit steht am Ende des Projektes ein kontinuierlicher Prozess zur Verfügung, welche die Fraktionierung von Aktivmaterialien unter Einhaltung eines hohen Reinheitsgrades erlaubt.

Projektbeteiligungen

Die Arbeitsgruppe Thin Film Technology am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) verfügt über langjährige Erfahrung zur modellhaften Beschreibung der Trocknung dünner Filme. Auf Basis umfangreicher experimenteller Untersuchungen mit verschiedenen in der Arbeitsgruppe entwickelten Versuchsaufbauten wurden neue Modellansätze erstellt und validiert. Ausgehend von Arbeiten zum Phasengleichgewicht und zur Filmtrocknung, sind die Arbeiten auf poröse und nicht poröse partikelgefüllte Systeme erweitert worden. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt im Bereich der Batterieelektrodenforschung. Die Arbeitsgruppe verfügt in ihrem Beschichtungs- und Drucklabor am KIT Campus Nord über modernste Apparaturen zur Erforschung von Beschichtungs- und Trocknungsprozessen von Batterieelektroden.

Zur Untersuchung von Filmtrocknungsvorgängen wurde am Institut die Messung mit Inverser-Mikro-Raman-Spektroskopie etabliert. Daneben stehen für Trocknungsuntersuchungen verschiedene eigens konzipierte Anlagen zur Verfügung, die es ermöglichen, unterschiedliche industrierelevante Trocknungsbedingungen einzustellen und die ablaufenden Prozesse detailliert zu untersuchen. 

Im Rahmen von BMBF geförderten Projekten im Konsortium ProZell wurden Untersuchungen zum Einfluss von Trocknungsverfahren auf die Struktur und Eigenschaften hochkapazitiver Elektroden in deren Herstellung durchgeführt. Teil eines weiterführenden Projektes ist es, den Stofftransport des Lösungsmittels NMP in Batterieelektroden und deren Materialien zu erforschen. Darüber hinaus wurden in einem BMBF-Projekt sowie einem BMWi-AiF-Projekt Modellierungen von Rolle-zu-Rolle-Infrarot- und Vakuumtrocknungsprozessen aufbauend auf Untersuchungen zum Phasengleichgewicht von Wasser in Elektroden, deren Einzelkomponenten sowie in Separatoren erstellt.

Projektbeteiligungen