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Schlitzguss-beschichtung

Schlitzguss-beschichtung
Forschungsthema:CFD Simulation des instationären Strömungsprofils von intermittierender Schlitzgussbeschichtung
Typ:Bachelorarbeit / Masterarbeit
Datum:ab sofort
Betreuer:

Diehm

Bearbeiter:zu vergeben

Eine entscheidende Technologie für Stromspeicher sind Lithium-Ionen-Batterien. Diese werden sowohl für mobile Anwendungen in der Elektromobilität wie auch für stationäre Anwendungen zur Speicherung von regenerativ erzeugtem Strom aus Photovoltaik und Windkraft eingesetzt. Die Vorteile der Lithium-Ionen-Batterie-Technologie liegen zum einen in der hohen Energiedichte sowie in einer hohen Zyklen-Festigkeit. Bei der Elektrodenfertigung liegt der Entwicklungsbedarf insbesondere hinsichtlich der Produktionskosten um die Wettbewerbsfähigkeit der Hersteller zu verbessern. Trotz Kostensenkung müssen hohe Qualitätsanforderungen gewährleistet werden, um den strengen Sicherheitsauflagen in der Automobilindustrie und den extremen Leistungsanforderungen gerecht zu werden. Die Ausgangspasten zur Herstellung der Batterieelektroden bestehen aus einem Gemisch von partikulärem Aktivmaterial, Polymerbinder, Additiven und einem Lösungsmittel. Diese Ausgangspaste wird mittels Flüssigphasenprozessierung auf die Ableiterfolien aufgebracht. Dafür hat sich industriell das Schlitzgussverfahren (Engl.: Slot die coating) durchgesetzt. Die Auftragung im Rolle-zu-Rolle-Prozess muss dabei zyklisch unterbrochen werden (intermittierende Beschichtung), damit eine unbeschichtete Folienoberfläche zwischen den einzelnen Elektroden vorhanden bleibt. Dies ist für nachfolgende Prozessschritte wie spezielle Zellstapelungstechniken notwendig.

  

Bild links: Beidseitig intermittierend aufgetragene Elektrodenbeschichtung auf Kupferfolie.
Bild rechts: 3D-Laserscan eines intermittierend aufgetragenen Nassfilms

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein besseres Verständnis für die Vorgänge beim Start und Stopp des Beschichtungsprozesses bei der Beschichtung von verschiedenen Fluiden erarbeitet werden. Dazu soll ein CFD-Modell entwickelt werden. Im ersten Schritt soll ein geeignetes Rechengitter erstellt werden, welches auf den Versuchsaufbau im TFT-Beschichtungs- und Drucklabor abgestimmt ist. In der Simulation soll der Beschichtungsstartvorgang sowie der Abbruchvorgang mit dem Aufbrechen der Flüssigkeitsbrücke zwischen Substrat und Auftragswerkzeug abgebildet werden. Anschließend sollen Eingangs- und Randbedingungen variiert und die Auswirkungen auf den applizierten Fluidfilm dargestellt werden.

Der Umfang der Arbeit wird auf den Bearbeitungszeitraum (BA / MA) der Arbeit angepasst. Vorkenntnisse in CFD-Simulation sowie eine selbstständige Arbeitsweise sind erwünscht. Bei Interesse an einer ausführlichen persönlichen Vorstellung des Themas einfach per E-Mail/Telefon melden.