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Universitätsaufgaben, Campus Süd

Karlsruher Institut für Technologie Universitätsaufgaben, Campus Süd

Karlsruher Institut für Technologie

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Bundesministerium für Bildung und Forschung

Referat 525: Batterieforschung; KIT

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

Bundesministerium für ­Forschung, Technologie und Raumfahrt

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Die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien besteht aus einzelnen, gekoppelten Prozessschritten. Die Kopplung dieser Schritte führt zu komplexen Wechselwirkungen zwischen den unterschiedlichen Ebenen der betrachteten Parameter (Prozess-Struktur-Eigenschaften). Die Prozessparameter der einzelnen Fertigungsschritte haben einen Einfluss auf die entstehenden Strukturen innerhalb der Batterie. Diese Strukturen beeinflussen maßgeblich die elektrochemischen Eigenschaften der Batterie. Gleichzeitig entstehen in jedem Fertigungsschritt Produktionsunsicherheiten, welche sich entlang der Prozesskette fortpflanzen und die elektrochemischen Eigenschaften beeinflussen. Dies hat einen Einfluss auf die Qualität und die Kosten der Batteriezelle.
Im Rahmen des Vorgängerprojektes Sim2Pro wurde die Untersuchung der Elektrodenproduktion mithilfe von drei gekoppelten Prozessmodellen für das Beschichten, Trocknen und Kalandrieren exemplarisch betrachtet. Dadurch konnte der Einfluss von Schwankungen relevanter Prozessparameter im Fertigungsprozess auf die Strukturparameter untersucht werden und die Fortpflanzung und Veränderung durch die verschiedenen Prozessschritte analysiert werden. Die ermittelten verteilten Strukturparameter wurden an das Batteriemodell übergeben und die Streuung der elektrochemischen Eigenschaften wurde bestimmt. Es zeigt sich, dass Schwankungen bzw. Toleranzgrenzen in unterschiedlichen Prozessschritten einen verschieden starken Einfluss auf die Streuung der Eigenschaften haben.

Im Rahmen der Digitalisierungsplattform soll die unter Sim2Pro entstandene Plattform zur Simulation in der Batteriezellproduktion erweitert werden. Der Fokus wird darauf gelegt, neue und detailliertere Prozessmodelle für die verfahrenstechnischen und fertigungstechnischen Prozesse einzubinden und die Kopplung zwischen der Prozesskettensimulation und der Batteriezellsimulation zu verbessern. Durch die engere Verknüpfung der Modellteile wird der Einsatz von mathematischen Methoden zur robusten Optimierung und Sensitivitätsanalyse ermöglicht. Dies ermöglicht es, eine wissensbasierte Optimierung der Toleranzen im gesamtheitlichen Fertigungsprozess vorzunehmen. Darüber hinaus soll in der Digitalisierungsplattform eine Schnittstelle zum ProZell-Kosten- und Ökobilanzmodell entstehen, um ökonomische und ökologische Fragestellungen beantworten zu können.

Quelle: https://www.prozell-cluster.de/projekte/sim4pro/ (jüngster Zugriff: 11.05.2020)

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Digitalisierungsplattform – Simulation für die Batteriezellproduktion

Herr Prof. Dr. Christoph Herrmann

Prof. Dr.

Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig

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Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik

Technische Universität Braunschweig

Stabsstelle Presse und Kommunikation

Technische Universität Braunschweig Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik

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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]

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Technische Universität München

Presse und Medien

Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften

Technische Universität München Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften

Laufzeit	01.10.2019 - 31.03.2023
Ausführende Stelle	KIT • wbk
Standort	Karlsruhe
Fördersumme	825.322,00 €
Projektvolumen	292.517,00 €
Fördergeber	BMFTR

Projekt

Sim4Pro

Digitalisierungsplattform – Simulation für die Batteriezellproduktion

Projektbetreuung als

Institut für Produktionstechnik

Universitätsaufgaben, Campus Süd

Förderung

Arbeitseinheit NMT: Neue Materialien und Chemie

Dieses Projekt ist Teil des Verbundprojekts

Sim4Pro

Weitere Teilprojekte des Verbundvorhabens

Teilprojekt 1

Laufzeit:

Förderkennzeichen:

Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik

Teilprojekt 2

Laufzeit:

Förderkennzeichen:

Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften

Dieses Projekt ist Teil der Förderinitiative

ProZell (Cluster)

Teilprojektleitung

Institut für Produktionstechnik

Teilprojektleiter*in

Pressekontakt

Verbundprojektkoordination

Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik

Verbundprojektkoordinator*in

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Links

Abschlussberichte und sonstige Veröffentlichungen in der TIB –Leibniz-Informationszentrum Technik und Naturwissenschaften und Universitätsbibliothek