Festelektrolyte und deren Applikation im Rolle-zu-Rolle-Verfahren

Ziel des Projektes war die Entwicklung eines festen Polymerelektrolyts für „Smart Windows“, elektrochrome (EC) Displays, EC-Transistoren sowie Lithium-Batterien mit Blick auf die Rolle-zu-Rolle-Technologie. Entsprechend des aktuellen Trends im Elektronik- und Displaybereich zu leichten, flexiblen und kostengünstig hergestellten Produkten war das großflächige homogene Aufbringen der dünnen Elektrolytschichten mittels kontinuierlicher Beschichtungsanlage auf flexiblen bzw. mit Funktionspolymeren beschichteten Kunststoff-Folien das weitere Ziel des Projektes. Die gezielte Vernetzung des beschichteten Elektrolytfilms zu einer dünnen Folie war ein weiterer Schwerpunkt, um eine Formerhaltung sowie ausreichende mechanische Stabilität zu verleihen, ohne die Leistungsmerkmale der Elektrolyte  sowie gewisse Flexibilität und Elastizität zu verringern.

Die Optimierung der Elektrolytformulierungen fand durch Variation des Li-Salzes, des Vernetzungsmittels, der Thermo-/Photoinitiatoren und der ionischen Flüssigkeiten zielgerichtet auf die erforderlichen optischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften statt. Derartige Elektrolytschichten  wurden durch vernetzende Polymerisation in Gegenwart von geeigneten Monomeren und UV- oder Thermoinitiatoren zu einer festen und flexiblen Folie prozessiert und umfangreich charakterisiert (Abb.1). Die besten Elektrolytfilme besitzen eine elektrische Leitfähigkeit von 2,2 mS/cm, sind farblos mit einer Transmission von mehr als 85% im visuellen Wellenlängenbereich von 360 nm bis 720 nm und zeigen gute Haze-Werte unter 2 für die Applikation in „smart windows“. Weiterhin fand die Filmherstellung des Elektrolyten auf ITO-Folien sowie auf EC-Polymer beschichteten ITO-Folien mittels Linearbeschichtungsanlage sowie „Rolle-zu-Rolle“-Maschine durch Variation verschiedener Beschichtungsparameter wie Beschichtungsgeschwindigkeit, Schichtdicke, Temperaturregime statt (Abb.2). Dabei konnten homogene Schichten mit Schichtdicken von 50 µm bis 100 µm erreicht werden. Schließlich wurden  Elektrolyte mittels optischer, elektrischer, mechanischer Messungen charakterisiert sowie unter Thermo- und Klimabelastungen sowie Xenontest, ggf. in einem komplettierten EC-Display, bewertet.