Frau  Nicole Neub

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Intelligente, modular adaptive Microenvironments für eine effizientere Batteriezellfertigung

Herr  Darien Massagli

M+W Products GmbH

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Exyte Technology GmbH

Marketing

Die in diesem Teilprojekt angestrebten Ziele sind:
- Entwicklung eines modularen Microenvironments mit flexibler Klimatechnik
- Entwicklung einer modularen Logistikanbindung für die unterschiedlichen Prozessschritte
- Klimatische Betrachtung des Schleusenvorgangs
- Kilmatische Auswirkungen auf ausgewählte Prozessschritte

Die Trockenluft, welche bei Taupunkten (-60°TP) operiert wird, ist für viele feuchtsensitiven Prozesse der Batteriefertigung ein wichtiges Verbrauchsgut. Der Einsatz von Microenvironments, sorgt für die Reduktion des Raumvolumens. Im speziellen für die feuchtigkeitssensitiven Prozessschritte wird somit weniger weniger Volumen an Trockenluft benötigt. Dies führt zu einer deutlichen Reduktion des Energieverbrauchs.

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Bundesministerium für Bildung und Forschung

Bundesministerium für Bildung und Forschung
Referat 511: Neue Werkstoffe, Nanotechnologie; KIT

Bundesministerium für Bildung und Forschung
Referat 523: Werkstoffinnovationen, Batterie; Hereon, KIT

Bundesministerium für Bildung und Forschung
Referat 525: Batterieforschung; KIT

Referat 525: Batterieforschung; KIT

Bundesministerium für ­Forschung, Technologie und Raumfahrt Referat 525: Batterieforschung; KIT

Bundesministerium für ­Forschung, Technologie und Raumfahrt

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Arbeitseinheit NMT: Neue Materialien und Chemie

Projektträger Jülich Arbeitseinheit NMT: Neue Materialien und Chemie

Projektträger Jülich

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[verbundprojekt]

[Verbundprojekt]

Im Rahmen dieses Projekts untersucht CustomCells den Einfluss der Microenvironment auf die Qualität und die Kosten der Batteriezellenproduktion. CustomCells produziert Batteriezellen konventionell in einem trockenen Raum mit einem Taupunkt von bis zu -61°C. Der Nachteil ist die begrenzte Größe und die kostenintensive Nutzung des Trockenraumes. CustomCells plant, die im Rahmen des Projekts entwickelte Mikroumgebung zu nutzen und für den Einsatz in der industriellen Batterieproduktion zu evaluieren.

Folgende Arbeitsschwerpunkte stehen im Rahmen des Vorhabens im Fokus: 

• die Entwicklung eines modularen Microenvironmentgehäuses mit flexibler Klimatechnik 
• die Entwicklung einer modularen Logistikanbindung für die unterschiedlichen Prozessschritte 
• die klimatische Betrachtung des Schleusenvorgangs
• die klimatischen Auswirkungen auf ausgewählte Prozessschritte.

Das geplante Projekt ist als ein erster gemeinsamer Schritt von Industrie und Forschung zur Etablierung einer Zellproduktion in Microenvironments zu sehen. Dabei werden erste Entwicklungen zur Klimatechnik, zur dichten Umhausung und zum Materialfluss getätigt und validiert. Weiterhin entsteht ein Modulbaukasten für Handlings. Die Projektergebnisse sind schnell für die Industrie verwertbar und in Produkten umzusetzen. Weitere Fragestellungen, zum Beispiel zur Wandlungsfähigkeit dieser Technologie zur Verarbeitung von bspw. Post-Lithium-Materialien sowie genauere Untersuchungen der Strömungs- und Feuchtigkeitsverhältnisse in Microenvironments können in kommenden Projekten adressiert werden.
Gemeinsam mit weiteren Aktivitäten zur Zellfertigung in Microenvironments, kann mit dem Projekt InMicroBatt die konventionelle Fertigung im Microenvironment validiert werden und Retrofit-Konzepte angedacht werden. Dies kann in Zukunft als ein weiteres Forschungsfeld in der Produktionstechnik etabliert werden und komplettiert die Fertigungsstrategien von Labor bis zur industriellen Großserienfertigung.

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Customcells Tübingen GmbH

Entwicklung von intelligenten, modularen, flexiblen und energieeffizienten Microenvironments für die Batteriezellproduktion.

Herr  Niclas Niemann

Der Arbeitsschwerpunkt liegt auf der Entwicklung eines Handhabungssystems für die Bereitstellung des Pulvers für das Trockenbeschichten innerhalb des Microenvironments. Hierzu werden vorhandene Transportbehältnisse analysiert und Schnittstellen zwischen Handhabungssystem und Microenvironment definiert. Darauf aufbauend wird die bestmögliche Lösung ausgewählt und implementiert. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme wird das entwickelte System im Rahmen von klimatischen Untersuchungen erprobt. Basierend auf einer Analyse sämtlicher Prozessschritte in der Batteriezellproduktion wird ausgehend vom entwickelten Handhabungssystem ein Modulbaukasten für die Handhabung entwickelt.

Der im Projekt entstehende Modulbaukasten für die Batteriezellproduktion mit Microenvironments ermöglicht es schnell und kostengünstig neue Produktionszellen zu konfigurieren. Dies ermöglicht es den Materialfluss weiter zu automatisieren und den Einfluss des Menschen als Feuchtigkeitsquelle zu minimieren. Außerdem könen die Ergebnisse auf weitere Technologien der Elektromobilität und andere Branchen mit klimatisch kontrollierten Räumen übertragen werden.

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Universitätsaufgaben, Campus Süd

Karlsruher Institut für Technologie Universitätsaufgaben, Campus Süd

Karlsruher Institut für Technologie

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Institut für Produktionstechnik

Karlsruher Institut für Technologie Institut für Produktionstechnik

Herr Prof. Dr. Jürgen Fleischer

Prof. Dr.

Das Ziel des Teilvorhabens ist es, die Auswirkungen von Vorgängen zu untersuchen, bei denen eine Störung der klimatischen Bedingungen innerhalb des Microenvironments verursacht wird. Zu diesen Prozessen gehören das Einschleusen von Materialien, sowie das Betreten der Kammer infolge einer Prozessstörung. Der zentrale Fokus liegt hierbei auf der Untersuchung von feuchtigkeitssensiblen Elektrodenkomponenten hinsichtlich einer Materialschädigung durch die eingebrachte Feuchtigkeit. Die Untersuchungen werden in enger Zusammenarbeit mit Kollegen von der thermischen Verfahrentschnik durchgeführt, wobei das diese die klimatische Erfassung und Beschreibung der lokalen klimatischen Gegebenheiten übernehmen und wir den daraus resultierenden Einfluss auf die Elektroden- und Zelleigenschaften bestimmen. Die Untersuchungen werden
dabei am Beispiel des Trockenbeschichtens durchgeführt, da dieses Verfahren ein hohes innovatives Potential für eine nachhaltige Fertigung von Elektroden in sich trägt und aufgrund der kompakten Anlagen sich besonders für eine Microenvironmentnutzung anbietet.

- Bestimmung der Auswirkungen von Vorgängen, bei denen die klimatischen Bedingungen in einem Microenvironments gestört werden (Einschleusen von Materialien, Betreten der Kammer, Leckagen)
- Erweiterung eines Microenvironments mit DHU, Materialschleuse und Transportsystem
- Aufbau einer autarken Produktionsumgebung, in der die Elektrodenfertigung und Probennahme ohne direkten Bedienereingriff erfolgen kann
- Untersuchung des Feuchtigkeitseinflusses auf die elektrochemischen Eigenschaften der Elektrodenmaterialien
- Bestimmung des Einflusses von erhöhten Kammertemperaturen aufgrund hoher Wärmelasten

Die Etablierung von Microenvironments als Produktionsumgebung soll einer agilen und kostengünstigen Produktion von Batterien zuarbeiten. In diesem Zusammenhang soll ebenfalls die Anwendung der Trockenbeschichtung als industrielles Verfahren für hochleistungsfähige Batteriekomponenten vereinfacht werden.

Großforschungsaufgaben, Campus Nord

Karlsruher Institut für Technologie Großforschungsaufgaben, Campus Nord

Klimatische Betrachtung des Materialflusses und der Prozesse

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Energiespeichersysteme

Karlsruher Institut für Technologie Institut für Angewandte Materialien Energiespeichersysteme

Institut für Angewandte Materialien

Herr Dr. Werner Bauer

inmicrobatt

InMicroBatt

Laufzeit	01.12.2023 - 30.11.2026
Projektkoordination	Exyte Technology
Standort	Renningen
Projektbeteiligte	CCT KIT • wbk KIT • IAM • ESS
Fördersumme	1.607.657,00 €
Projektvolumen	k. A.
Fördergeber	BMFTR

Projekt

InMicroBatt

Intelligente, modular adaptive Microenvironments für eine effizientere Batteriezellfertigung

Projektbeteiligte

Teilprojekt 1

Laufzeit:

Förderkennzeichen:

Exyte Technology GmbH

Teilprojekt 2

Laufzeit:

Förderkennzeichen:

Customcells Tübingen GmbH

Teilprojekt 3

Laufzeit:

Förderkennzeichen:

Institut für Produktionstechnik

Teilprojekt 4

Laufzeit:

Förderkennzeichen:

Energiespeichersysteme

Förderung

Arbeitseinheit NMT: Neue Materialien und Chemie

Dieses Projekt ist Teil der Förderinitiative

SynBatt

Verbundprojektkoordination

Exyte Technology GmbH

Verbundprojektkoordinator*in

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