Silicon Graphite goes Industry

Im Verbundprojekt SiGgI (Silicium Graphite goes Industry) wird die Erhöhung der Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien als maßgeblicher Schritt zur industriellen Nutzung angesehen. Zur stabilen Bearbeitung der Materialien und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse soll eine inerte Atmosphäre mit äußerst geringer Feuchtigkeit und Sauerstoff genutzt werden, die M. Braun in Form einer an den Prozess angepassten Glovebox sicherstellen soll. Die Herausforderung liegt hierbei in der Umsetzung der im Verbund festgelegten Charakteristiken, mit denen die Materialien gehandhabt werden sollen. Zudem ist aus prozesstechnischer Sicht ein Ausheizen der Elektroden im Vakuum vorgesehen, welches eine prozessspezifische Anpassung des Ofens bedarf. Ziel ist es, die Anforderungen aller Partner in einer Einhausung umsetzen zu können sowie reproduzierbare Messergebnisse zu teilen und auswerten zu können.

M. Braun befasst sich im Verbundprojekt mit dem Arbeitspaket, welches den Schwerpunkt auf die Konzeptionierung einer Anlage zur automatisierten Testzellenfertigung legt. Dabei gilt es die Anforderungen des Prozess-Ablaufs mit den Möglichkeiten einer Inertgas-Einhausung in Einklang zu bringen und die Zugänglichkeit für Wartungsmaßnahmen, Sicherheitsanforderungen sowie weitere Rahmenbedingungen zu berücksichtigen. Eine auf den Prozess zugeschnittene Glovebox wird entworfen, welche mit Hilfe der M.-Braun-Gasreinigung eine inerte Atmosphäre erzeugt, welche Sauerstoff- und Feuchtefrei (≤1 ppm) ist und diese aufrechterhält.

Ein weiterer Teil der Aufgabe beinhaltet zudem das Nachtrocknen der Elektroden unter Vakuum in einem dafür angepassten Schleusen-Trockenofen, um Restfeuchte vor der Assemblierung weiter zu verringern. Bedingt durch den Schleusenprozess arbeitet das System in einem Batchbetrieb. Alle M.-Braun-eigenen Prozessdaten werden von unserer Steuerung gesammelt und können für Auswertungen zur Verfügung gestellt werden. Dies gewährleistet die Reproduzierbarkeit aller Ergebnisse bei den assemblierten Zellen.

Seit jeher verfolgt M. Braun die Devise „from Lab to Fab“, d. h. die Firma versucht schon seit ihrer Gründung, sich in bestimmten Forschungsgebieten durch Lieferung von Standard-Anlagen und auch durch die Entwicklung von speziell für das jeweilige Fachgebiet zugeschnittenen Anlagen einzubringen. Wenn es dann um Pilotfertigung oder sogar die großtechnische Anwendung dieser Technologien geht, kann M. Braun auf dieses gewonnene Know-how zurückgreifen und auch für die Serienfertigung Anlagen anbieten.

Am Beispiel „organische Elektronik“ hat M. Braun mit kleinen Standardboxen mit einem Rauminhalt von 780 Liter begonnen, und liefert heute Inertgas-Einhausungen für die Serienproduktion mit einem Volumen bis zu 200 m³ (oder mehr) inklusive der zugehörigen Gasreinigung.

Die Entwicklung von Inert-Einhausungen als auch die Integration von Subsystemen in eine solche Inert-Umgebung können im Rahmen dieses Forschungsprojektes exemplarisch durchgeführt werden und sind wesentliche Grundlage für ein späteres Hochskalieren für die Serienfertigung.

M. Braun verspricht sich aus dem Verbundprojekt und allen seinen für die Inertgas-Technologie relevanten Teilaspekten verbundenen Lerneffekten positive Auswirkungen auf künftige Geschäfte in dieser Branche.