Beschleunigung der Elektrolytaufnahme durch optimierte Befüllungs- und Wettingprozesse

Das Ziel des Teilvorhabens am Fraunhofer ITWM ist die Entwicklung und Anwendung von Physik-basierten Simulationstechniken zur detaillierten Bewertung der Befüll- und Wettingzeit bei der Elektrolytbefüllung von Batteriezellen, um eine simulationsgestützte Fertigungsoptimierung bei der Befüllung zu ermöglichen. Dazu werden am ITWM physikalische Multiskalenmodelle und numerische Methoden entwickelt, die prädiktive Computersimulationen des Befüllungsvorgangs erlauben und für die spezifischen im Projekt Cell-Fi betrachteten Batteriezellen zur Anwendung gebracht.

Es soll ein prädiktives, physikalisches Simulationsmodell des Befüllungsprozesses erarbeitet werden. Dies erfolgt auf zwei Skalen: der makroskopischen Zellskala und der mikroskopischen Skala der Elektrodenstrukturen. Unter Berücksichtigung der Elektrolyteigenschaften können mit letztgenanntem Zugang basierend auf den Mikrostrukturen der Elektroden und des Separators Effektivwerte etwa für Kapillardruckkurve und Strömungswiderstände in Abhängigkeit der Benetzungseigenschaften bestimmt werden. Diese Effektivgrößen werden für Rechnungen auf der Zellskala benötigt, womit dann Aussagen über den Zeitablauf der Befüllung sowie die Sättigungsverteilung getroffen werden können.

Es werden Simulationsstudien durchgeführt, die zu einem besseren Verständnis der relevanten Einflussfaktoren des Wettingverhaltens führen. Dies soll einem zielgerichteteren und effizienteren Vorgehen bei der Verkürzung der Zeit zur Elektrolytbefüllung bei der Batterieproduktion dienen.