Batteriezellenfertigung

Das Whitepaper »Der Digitale Zwilling in der Batteriezellfertigung« wurde veröffentlicht. Im Fokus stehen der Einsatz und die Potenziale, die digitale Zwillinge in verschiedenen Bereichen der Batteriezellfertigung entfalten können. Zusammen mit acht weiteren führenden Forschungsinstitutionen aus dem »FoFeBat«-Projekt wurde das Konzept Digitaler Zwillinge für die Batteriezellfertigung entwickelt. Dieses unterscheidet zwischen dem digitalen Anlagenzwilling, dem digitalen Produktzwilling und dem digitalen Gebäudezwilling. Das aktuelle Whitepaper beschreibt die praktische Umsetzung des Konzepts an der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB.

Der Aufbau der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB erfolgt in dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und vom Land Nordrhein-Westfalen geförderten Projekt »FoFeBat«. Ziel des Projekts ist es, eine zentrale Forschungsinfrastruktur zur Befähigung der Industrie für eine ökonomische und ökologische Produktion von Batteriezellen zu errichten. Mit der Fraunhofer FFB soll der Innovations- und Kommerzialisierungsprozess von Produktionstechnologien für bestehende und zukünftige Zellformate beschleunigt werden. Dabei steht der Erfahrungsgewinn im Betrieb einer großskaligen Forschungsfertigung im Vordergrund, um auf diesem Gebiet Kompetenzen auszubauen und Lücken zu schließen.

Ziel der Forschungsfertigung Batteriezelle am Standort Münster ist es, neuartige Produktionsprozesse für die Batteriezellenfertigung zu entwickeln und so die nachhaltige Nutzung von Ressourcen voranzutreiben.

Partikuläre Verunreinigungen auf der Elektrodenoberfläche von Lithium-Ionen-Batteriezellen lassen sich mittels aktiver Thermografie erkennen. Fertigungsbedingte Kontaminationen müssen zielgerichtet, effizient und beschädigungsfrei von den Batterieseparatoren entfernt werden.

Ziel des Verbundforschungsprojekts ist die Demonstration der Machbarkeit industrieller und automatisierter Demontage von Batteriemodulen und E-Antriebsaggregaten unter Berücksichtigung wirtschaftlicher und regulatorischer Rahmenbedingungen.

Im Rahmen des Projektes »AlBaTross« entwickeln die Abteilungen »Beschichtungssystem- und Lackiertechnik« und »Funktionale Materialien« einen skalierbareren Prozess zur Herstellung von All-Solid-State-Batterien. Der Fokus liegt hierbei auf der Modifikation der Grenzfläche zwischen Elektrode und Trockenelektrolyt, welche momentan bei All-Solid-State-Batterien hinsichtlich der Performance eine Schwachstelle darstellt

Ziel des Projekts ist der Aufbau eines virtuellen Produktionssystems für die Batteriezellenfertigung.

Im Projekt LoCoTroP erfolgt die Entwicklung einer Produktionstechnologie von Batterieelektroden mit einem Trockenbeschichtungsverfahren.

Im Forschungsprojekt »Automotive Battery Recycling 2020«, wird daran gearbeitet, ökologisch und ökonomisch vorteilhafte Wege für das effiziente Recycling von Batterien zu identifizieren und für die industrielle Anwendung aufzuskalieren. Die gesamte Recyclingkette soll so verbessert werden, dass die kostbaren Rohstoffe zurückzugewonnen und so für die europäische Industrie gesichert werden.

Das Ziel des Projekts DigiBattPro 4.0 - BW ist die ganzheitliche Digitalisierung einer Batteriezellenproduktion. Durch die Digitalisierung des Gesamtprozesses soll ein signifikanter Beitrag zur Steigerung und Stabilisierung der Produktqualität von Lithium-Ionen Batteriezellen geleistet werden.

Ziel ist der Aufbau eines format- und materialflexiblen Feststoffkreislaufs als Teilvorhaben des Förderprojekts Zentrum für Digitalisierte Batteriezellenproduktion (ZDB) 2.0.

Ziel des Projektes »ProDiREC« ist eine nachhaltigere Nutzung der seltenen Rohstoffe in der Lithium-Ionen-Batterien-Produktion zu ermöglichen. Im Rahmen des Vorhabens wird ein Prozess entwickelt, bei dem der Produktionsausschuss direkt in den Kreislauf zurückgeführt wird.

Im Fokus des Projekts steht die Entwicklung eines Verfahrens zur Produktion zylindrischer Lithium-Metall Feststoffbatterien mit hoher Energiedichte.

Wie wird die Fertigung von Brennstoffzellen wirtschaftlich? Im Applikationslabor »Digital Integrierte Produktion (dip)« sollen Lösungen für die Einzel- und Kleinserienfertigung entstehen.

Ziel der Forschungsfertigung Batteriezelle ist es, den Innovations- und Kommerzialisierungsprozess von Produktionstechnologien für bestehende und zukünftige Zellformate zu beschleunigen. Dabei steht der Erfahrungsgewinn im Betrieb einer großskaligen Fertigung im Vordergrund, um auf diesem Gebiet bestehende Kompetenzlücken zu schließen.

Ziel des Kompetenzclusters ProZell ist die Verbesserung von Qualität, Produktivität und Nachhaltigkeit in der Zellproduktion und die Etablierung Deutschlands als Leitmarkt.

Die Fachgruppe Batteriesysteme des Fraunhofer IWU unterstützt Produzenten sowie Anwender vom Batteriedesign über die Integration innovativer Materialien bis hin zur Skalierung effizienter Produktionsprozesse und Refurbishment-Strategien.

Im internationalen Forschungs­projekt »SafeBat« entwickeln wir gemeinsam mit Partner-Unternehmen ein multifunktionales, hybrides und leichtes Batteriegehäuse, das eine höhere Sicherheit bei Unfällen gewährleistet und in einer verkürzten Prozessroute ökonomischer hergestellt wird als aktuelle Lösungen.

Die Zielstellung im Teilprojekt »Batteriemodulbau« des BMBF-Projekts FutureFlexPro lag in der konstruktiven Neugestaltung eines Batteriemoduls unter Berücksichtigung von Zellgeometrie und -anordnung, Thermomanagement, Brandschutz sowie Moduldemontage. Die Konstruktion des Batteriemoduls orientierte sich an Materialien und Fertigungstechnologien der beteiligten Projektpartner Fraunhofer IFAM, IST, IWU und WKI.

Langsame Ladezeiten und eine relativ kurze Lebensdauer der Batterien hemmen noch immer die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen beim Endverbraucher. Das MARBEL-Projekt will nun mit einem neuen Batteriedesign die Einführung von Ultra-Hochleistungsbatterien für batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) und Plug-in-Hybride (PHEV) auf dem Massenmarkt beschleunigen.