Entwicklung einer kompetitiven Variantenfertigung für Lithium-Akkumulatoren mit Dienstleistungscharakter

Lithium-Ionen-Batterien gelten als Schlüsseltechnologie für viele Bereiche der Industrie. Zahlreiche energieautonome Produkte differenzieren sich schon heute über die Qualität des Energiespeichers, wobei der überwiegende Leistungsvorteil auf die verwendete Lithium-Ionen-Batteriezelle zurückzuführen ist. Neben den großvolumigen Konsumprodukten und den stark an Bedeutung gewinnenden Anwendungen in Elektrofahrzeugen, werden Lithium-Ionen-Batteriezellen auch immer mehr von Nischenmärkten genutzt, die mit Blick auf ihre Produkte auf schnelle Entwicklungs- und Anpassungszyklen angewiesen sind – auf Möglichkeiten, Zellen auch in geringen Abnahmemengen nach spezifischen Vorgaben und Leistungsparametern entwickeln und produzieren zu lassen. Ebenso setzen Industriepartner, insbesondere im Vorentwicklungs- und Prototypenstadium, auf ein solches Plus an Flexibilität.

Custom Cells erweitert nun das Leistungsportfolio und konzentriert sich neben der Beratung, der Elektrodenfertigung und der Prototypenentwicklung ab sofort im Rahmen des Förderprojektes KomVar am Tübinger Unternehmensstandort auf die Einrichtung einer Serienproduktion von qualitativ hochwertigen Lithium-Ionen-Batteriezellen in kleinen bis mittleren Volumen. Das Gesamtprojekt wird seitens der Verbundpartner und des BMWi mit einem Finanzvolumen von 8,2 Millionen Euro forciert. Das Projekt stellt einen wichtigen nächsten Schritt für den Aufbau einer deutschen und europäischen Batteriezellenindustrie dar, indem es Forschungs- und Entwicklungsergebnisse aus Grundlagenprojekten aufgreift und diese einer unternehmerischen Anwendung näher führt. Mit der Fokussierung auf kleine und mittlere Produktionsvolumina knüpft es ideal an bestehende Projekte zur Etablierung einer Großserienproduktion von Lithium-Ionen-Batteriezellen in Deutschland und Europa an. Des Weiteren wird Know-how generiert und Arbeitsplätze geschaffen.

Das Projekt KomVar soll sich über eine Laufzeit von zwei Jahren mit der Entwicklung und Demonstration einer solchen Variantenfertigung beschäftigen. Das Projekt umfasst die Entwicklung und den Aufbau einer Demonstrator-Zellfertigung. Die Anlagen sollen in der Lage sein, verschiedene Zelldesigns und Zelltechnologien in hoher Qualität in kleinen und mittleren Stückzahlen zu fertigen. In Zellproduktionsläufen werden während der Projektlaufzeit unterschiedliche Zelltypen in kleinen Serien von bis zu 1.000 Stück gefertigt und hinsichtlich ihrer Qualität überprüft. Daten zu Durchsatz, Wechselzeiten und Verbräuchen werden in diesen Testläufen aufgenommen. Diese Daten fließen in ein übergeordnetes Wirtschaftlichkeitskonzept, welches als Ergebnis des Projektes die generelle Machbarkeit des Konzeptes über einen im Vorfeld festgelegten angepeilten Zellpreis bestätigen soll.

Zur Zielerreichung hat sich ein KomVar-Konsortium gebildet, welches das bestehende Wissen auf dem Gebiet der Zellentwicklung in das Projekt einbringt und das Wissen anhand entsprechender Forschungsarbeiten ausbauen wird. Als assoziierter Partner verfügt die Manz AG über fundiertes Anlagenwissen und bringt eine bestehende Produktionsanlage am Unternehmensstandort in Tübingen als Forschungs- und Entwicklungsplattform in das KomVar-Projekt ein. Diese Produktionsplattform wird alle Schritte von der Elektrodenvereinzelung bis hin zum Verpacken des Zellkörpers in die Pouch umfassen.

Im Rahmen der projektbezogenen Umsetzung (Elektrolyt-Befüllung, Voralterung und Entgasung der Zellen) erfolgt eine Unterbeauftragung der Manz AG durch die Custom Cells Itzehoe GmbH. So kann die gesamte Prozesskette abgebildet werden und die Darstellbarkeit des KomVar-Ansatzes vor allem im Hinblick auf die technische Umsetzbarkeit und die Wettbewerbsfähigkeit garantiert und aufgezeigt werden. Manz übernimmt weiterhin den Aufbau der KomVar-Anlagen nach den Entwicklungsvorgaben der Custom Cells Itzehoe, die sich auf die eigenen Erfahrungen der Marktlage sowie auf die vorhandenen Einblicke und bekannten Kundenforderungen der P3 automotive in und an den Markt stützen.

Nach der Entwicklung des Konzeptes sowie dem Auf- und Umbau der Anlagen in Tübingen wird die neu gegründete Custom Cells Tübingen GmbH mit Materialien der Custom Cells Itzehoe entsprechende Testläufe an den Anlagen durchführen. Die Testläufe wiederum werden vom ZSW begleitet, um unter diesen speziellen neuen Bedingungen entsprechende Qualitätskonzepte abzuleiten und zu bewerten. Die aus den Testläufen entstandenen Zellen werden sowohl durch das ZSW als auch durch Custom Cells Itzehoe untersucht und charakterisiert, um diese dann mit dem bisherigen Kosten-, Qualitäts- und Flexibilitätsmaßstab von Custom Cells und anderen Herstellern zu vergleichen. Parallel zu den Testläufen sollen praktische Informationen über die Aufwände zum Wechsel von Formaten und Zellchemien generiert werden, die in die Entwicklung eines ganzheitlichen Wirtschaftlichkeitskonzeptes einfließen, welches von Custom Cells und P3 automotive erstellt wird.

Das Projekt stellt einen wichtigen nächsten Schritt für den Aufbau einer deutschen und europäischen Batteriezellenindustrie dar, indem es Forschungs- und Entwicklungsergebnisse aus Grundlagenprojekten aufgreift und diese einer unternehmerischen Anwendung näher führt. Mit der Fokussierung auf kleine und mittlere Produktionsvolumina knüpft es ideal an bestehende Projekte zur Etablierung einer Großserienproduktion von Lithium-Ionen-Batteriezellen in Deutschland und Europa an. Des Weiteren wird Know-how generiert und Arbeitsplätze geschaffen. Nach erfolgreichem Abschluss des KomVar-Projektes wird eine weitere Zusammenarbeit mit den assoziierten Partnern Daimler, Manz und Stihl mit Custom Cells angestrebt.

Quelle: https://www.customcells.de/cct/ (Stand: 09.03.2020)