RWTH Aachen, Çok Katmanlı Batarya Elektrotları İçin ProMeBa Projesini Başlattı

Almanya’daki bir araştırma konsorsiyumu, çok katmanlı batarya elektrotlarını endüstriyel ölçekte üretilebilir hale getirmek için kolları sıvadı. RWTH Aachen Üniversitesi’nin E-Mobilite Bileşenleri Üretim Mühendisliği Kürsüsü (PEM), Haziran 2026’da başlayan ve Mayıs 2029’a kadar sürecek olan ProMeBa projesi kapsamında, araştırma ve sanayi ortaklarıyla birlikte ölçeklenebilir üretim yöntemleri üzerinde çalışıyor.

Çok katmanlı elektrotların arkasındaki temel fikir, farklı malzeme ve yapı özelliklerini tek bir elektrot içinde birleştirmek. Farklı karakteristiklere sahip katmanların üst üste getirilmesiyle iyon taşınımı, mekanik dayanıklılık ve elektrokimyasal performansın aynı anda iyileştirilmesi hedefleniyor. Bu doğrultuda ekip, hem anot hem de katot için malzemeleri ve katman kurgularını inceliyor; katman sayısı, kalınlıkları ve katmanlar arasındaki malzeme bileşimi değişimleri kilit parametreler olarak ele alınıyor. PEM’in özel sorumluluğu, kaplama süspansiyonu formülasyonlarının yanı sıra kaplama ve kurutma koşullarının uyarlanmasını da kapsayan, çok katmanlı anotların geliştirilmesi ve laboratuvarda karakterize edilmesi.

Projenin hedefi yalnızca laboratuvar sonuçları değil; pilot ölçekli üretime giden bir yol açmak. Mevcut üretim hatlarına entegre edilebilecek modüler bir kaplama ünitesi tasarlanıyor ve böylece bulguların pilot hatlara aktarılması amaçlanıyor. Endüstriyel açıdan anlamlı rulodan ruloya koşullar altında, iki katmanlı yarık kalıp (slot-die) kaplama ile çok katmanlı perde kaplama yöntemleri karşılaştırılacak; her iki yaklaşım da kaplama kalitesi, süreç kararlılığı ve ölçeklenebilirlik açısından değerlendirilecek. Elektrot kalitesi büyük ölçüde süspansiyonun tutarlılığına bağlı olduğundan, kaplama süspansiyonlarının viskozitesini sürekli ölçen bir hat içi ölçüm sistemi de paralel olarak geliştiriliyor; bunun üretim sırasındaki sapmaları erken tespit etmesi ve tekrarlanabilir elektrot kalitesini desteklemesi bekleniyor.

Elektrotlar ve deney hücreleri üzerinde yapılacak elektrokimyasal testlerin, çok katmanlı yapıların performansı ve kararlılığı hakkında kanıt sunması öngörülüyor. Projeyi, Alman Federal Araştırma, Teknoloji ve Uzay Bakanlığı’nın (BMFTR) B@TS duyurusu kapsamında NETZSCH-Gerätebau koordine ediyor. Diğer paydaşlar arasında RWTH’nin PEM ve ISEA kürsüleri, Fraunhofer Seramik Teknolojileri ve Sistemleri Enstitüsü IKTS, TU Braunschweig bünyesindeki iPAT enstitüsü ve 8inks Deutschland yer alıyor.

Bu çalışma, batarya üreticilerinin uzun süredir uğraştığı bir soruna dokunuyor: Elektrotlar genellikle enerji yoğunluğu ile hızlı şarj veya çevrim ömrü arasındaki bir ödünleşimle sınırlanıyor. Daha kalın ve daha yoğun yüklenmiş elektrotlar birim alan başına daha fazla enerji depoluyor, ancak iyon taşınımı yavaşlıyor ve mekanik bozulma eğilimi artıyor. Çok katmanlı tasarımlar bunun olası yanıtlarından biri: örneğin yüksek kapasiteli bir katmanı daha iletken ya da mekanik olarak daha dayanıklı bir katmanla eşleştirmek. Bu konsepti, kaliteyi kontrol altında tutacak ölçüm teknikleriyle birlikte tekrarlanabilir bir rulodan ruloya sürece dönüştürmek ise ProMeBa’nın yaklaşık üç yıllık süresince aşmayı hedeflediği eşik.