Effiziente Formierungsstrategien zur Erhöhung der Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Sicherheit sowie der Kostensenkung in der Produktion von Lithium-Ionen-Zellen/Batterien

Ziel des Teilprojektes „Entwicklung von Leistungselektronik, Messtechnik und effizientes Energiema-nagement für Formierungssysteme“, das von Scienlab im Rahmen des Verbundprojektes „Effiziente Formierungsstrategien zur Erhöhung der Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Sicherheit sowie der Kos-tensenkung in der Produktion von Lithium-Ionen-Zellen/Batterien (EffiForm)“ bearbeitet wird, ist, eine vertiefte Kenntnis einer optimierten Zellformierung und der dafür benötigten Mess- und Leistungselektronik zu erlangen.

Der Formierungsprozess ist einer der Hauptkostentreiber bei der Produktion von Lithium-Ionen-Zellen. Die Entwicklung von neuen, innovativen und kostengünstigen Formierungsprozessen könnte dazu beitragen, die Herstellkosten pro Zelle zu senken. Dies hätte direkte Auswirkungen auf die weitere Wertschöpfungskette und könnte zu einer kostenmäßig günstigen Positionierung von Elektrofahrzeugen führen. Für neuartige Formierungsprozesse ist die Entwicklung von neuer Formierungstechnik notwendig, die über eine geeignete Steuerung und Messdatenerfassung verfügt und darüber hinaus kosteneffektiv betrieben werden und skaliert werden kann.

Im Rahmen des Teilprojektes werden zunächst Versuchsträger für die Formierung von Modellzellen aufgebaut, mit denen in Kooperation mit den akademischen Verbundpartnern neuartige Formierprozesse und Messverfahren zur Qualitätsüberprüfung der Formierung erprobt werden sollen.

Anhand der gewonnenen Erkenntnisse und aufgrund von im Verbundprojekt erarbeiteten Übergabeszenarien wird ein Anlagenkonzept inklusive Energiemanagementkonzept entwickelt und in Kooperation mit den Projektpartnern in Form eines Formierversuchsträgers umgesetzt.

Dabei findet besondere Berücksichtigung, dass das System hochmodular und skalierbar entworfen wird, mit dem Ziel, dieses auch in großen Fertigungslosen wirtschaftlich produzieren zu können. Hierzu wird auf einen hocheffizienten Energiefluss innerhalb des Formierungssystems und eine dazugehörige intelligente Steuerung gesetzt.

Der Schwerpunkt des Teilprojektes liegt hierbei in der Entwicklung und dem Aufbau von Messtechnik und Leistungselektronik sowie Umsetzung der benötigten Softwarefunktionalitäten.

Die Formierung ist einer der Kernprozesse bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Zellen. Die in diesem Teilprojekt gewonnenen Erkenntnisse könnten dazu beitragen, diesen Prozess sowohl im Hinblick auf den Anfangsinvest als auch die laufenden Betriebskosten zu optimieren, sodass die Wirtschaftlichkeit der Serienfertigung von Zellen erhöht werden könnte.

Das im Projekt erarbeitete Wissen wird in den nächsten Jahren bei Scienlab in die Entwicklung zukünftiger Produkte einfließen. Die Entwicklung der entsprechenden Technik wird einen Standortvorteil deutscher und europäischer Unternehmen sichern.