Die Wachstumsraten sind beeindruckend: Nach Prognosen der Internationalen Energie sollen im Jahr 2023 weltweit 14 Millionen Elektrofahrzeuge verkauft werden. Ihre Antriebsenergie erhalten diese Fahrzeuge in der Regel von Lithium-Ionen Batterien – die beliebtesten wiederaufladbaren Energiespeichersysteme, die heute im Einsatz sind. Ein Hauptbestandteil jeder Li-Ionen-Batterie ist der Separator.

Der Separator in Li-Ionen Batterien besteht zumeist aus einer porösen Folie, welche die Elektroden voneinander trennt und gleichzeitig den Austausch der Lithium-Ionen von der einen Seite zur anderen ermöglicht.

SML ist weltweit führend bei Anlagen zur Herstellung von Separator-Folie (LiBS-Folie) im effizienten Trockenverfahren. In den vergangenen zehn Jahren hat SML mehr als 90 Gießfolienanlagen zur Produktion von Separator-Folie an führende asiatische Hersteller geliefert – mit weiteren Aufträgen in Arbeit. „Wir haben die Chance genutzt, unser anlagen- und verfahrenstechnisches Knowhow in diesem Spezialgebiet zu erweitern. In Zusammenarbeit mit unseren Kunden haben wir in den vergangenen zehn Jahren unsere LiBS-Anlagen ständig optimiert, die Anlagengeschwindigkeit und -effizienz erhöht und die Qualität unserer Produkte weiter verbessert", erklärt dazu Alexander Bruckmüller, Produktmanager bei SML.

Trockenverfahren: einfach, ressourcenschonend, umweltfreundlich 
SML entwickelt und produziert Maschinen zur Herstellung von Separator-Folie im Trockenverfahren. Dieses bietet im Vergleich zum Nassverfahren gleich mehrere Vorteile: Das Trockenverfahren erfordert weniger Produktionsschritte und ist dadurch effizienter. Die Materialkosten sind gegenüber dem Nassverfahren geringer, zudem ist das Trockenverfahren umweltfreundlicher, weil keine Lösungsmittel benötigt werden. Dazu kommt, dass speziell das von SML verwendete Trockenverfahren vielfach markterprobt ist. Doch was sind die wichtigsten Schritte bei der Herstellung von Separator-Folie?

Produktion von Primärfolie auf den LiBS-Anlagen von SML 
Die auf den LiBS-Anlagen von SML hergestellte Separator-Folie ist in der Regel eine drei-lagige Flachfolie, die aus PP, HDPE oder einer Kombination aus diesen Rohstoffen besteht. Die LiBS-Anlagen von SML sind mit einer Extrusionseinheit mit zwei Extrudern und einer Einkanal- oder Drei-Kanaldüse  ausgestattet. Im Trockenverfahren wird die aus der Düse austretende Schmelze in einem hohen Verhältnis in Maschinenrichtung verstreckt. LiBS-Anlagen sind mit einer Walzenheinheit mit bis zu 10 Walzen ausgestattet, was für eine optimale Stabilisierung der Folie sorgt. Die Stärke der Folie wird durch eine automatische Dickenregelung kontrolliert. Der Wickler ist der letzte Schritt in den LiBS-Anlagen von SML. Hier wird die hochwertige, nicht-poröse Primärfolie zu einwandfreien Rollen gewickelt.

Nachgelagerte Prozesse 
Die noch nicht poröse Primärfolie wird in der Folge zur fertigen Separator-Folie weiterverarbeitet. Die wesentlichen nachgelagerten Produktionsschritte sind: 

• Zusammenfahren einzelner Folien: Mehrere Folienbahnen werden zu einer Großrolle zusammengefahren, um den nachfolgenden Verstreckungsprozess effizienter zu gestalten
• Stabilisieren und Verstrecken der Folien in mehreren Schritten auf einem monoaxialen Streckwerk, um die Porenstruktur der Folie zu erzeugen und die kristalline Struktur der Folie zu verbessern.
• Separieren in einzelne Folien nach dem Stabilisieren/Verstrecken
• Optionale keramische Beschichtung, um die Temperaturstabilität der Folie zu erhöhen
• In die gewünschten Endfolienbreiten schneiden

Regierungs-Initiativen für Innovation
Separator-Folien für Lithium-Ionen-Batterien sind ein riesiger und schnell wachsender Markt. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) werden die weltweiten Ausgaben für Elektroautos im Jahr 2022 mehr als 425 Mrd. USD betragen – das sind um 50 % mehr als im Jahr 2021. Insgesamt 14 % aller weltweit verkauften Neuwagen waren im Jahr 2022 Elektroautos, gegenüber rund 9 % im Jahr 2021 und weniger als 5 % im Jahr 2020. Um von dieser enormen Marktentwicklung zu profitieren, haben mehrere Regierungen Initiativen zum Aufbau einer eigenen Batterieproduktion und zur Förderung von Innovationen in diesen Bereichen gestartet - zum Beispiel die EU-Initiative „European Battery Innovation“. SML unterstützt weltweit alle Hersteller, die an einer effizienten und umweltfreundlichen Produktion von Separator-Folie interessiert sind.

Redlham, Oktober 2023