Entlang der gesamten Wertschöpfungskette: Qualitätskontrolle in der Batteriefertigung

02.06.2025

Die Inline-Qualitätskontrolle in der Batterieproduktion ist ein stark nachgefragtes, aber auch sehr anspruchsvolles Aufgabenfeld in einem vielschichtigen Prozess. Dies gilt auf unterschiedlichen Ebenen der Batteriefertigung: Elektrode, Zellen, Module und Pack sowie Demontage und Recycling. Dabei immer Blick: die Gesamtanlageneffektivität (OEE / GAE). Eine wichtige Rolle spielt hier die Kombination aus passender Hardware an Sensoren, Kameras oder Inspektionssystemen, sowie auch KI-gestützte Software für die Auswertung der im Prozess generierten qualitätsrelevanten Daten.

 

Inline-Qualitätskontrolle in der Batterieproduktion
Inline-Qualitätskontrolle in der Batterieproduktion
Bei der Fertigung von Batterien für Elektrofahrzeuge und stationäre Stromspeicher (Energy Storage Systems; ESS) handelt es sich um einen äußerst komplexen Prozess. Auch viele Einzelprozesse sind in sich komplex. Deshalb ist es keineswegs selbstverständlich, dass der Benutzer oder die Anlage eine geringe Ausschussquote erreicht. 
 

Qualitätsverbesserung als Schlüsselfaktor 

Aus diesem Grund gehören in den „Gigafactories“ der Batteriefertigung zahlreiche Stationen
für die Qualitätsprüfung zum Standard. Damit wird das Ziel verfolgt, fehlerhafte Komponenten sofort, am besten noch vor dem folgenden Bearbeitungsschritt, auszuschleusen.
 
Das spart Kosten und gibt dem Anlagenbetreiber die Möglichkeit, Unregelmäßigkeiten im Prozess frühzeitig zu erkennen und schnellstmöglich gegenzusteuern. Zugleich soll ein gleichbleibend hoher Output gewährleistet sein, denn die Batteriefertigung ist trotz ihrer Komplexität ein sehr kostensensibler Prozess. Die Kunden in der Automobilindustrie gehen von stetig sinkenden Zielpreisen pro kWh aus, und der Wettbewerb unter den internationalen Batterieherstellern ist extrem hoch. Das bedeutet: Sowohl beim Hochfahren der Produktion als auch beim Betrieb der Anlagen unter voller Last müssen zahlreiche qualitätsrelevante Parameter permanent überwacht und stabil gehalten werden. Dies gilt auf allen drei zentralen Ebenen der Batteriefertigung: Zellen, Module und komplette Batterie-Packs.
 
die Batteriefertigung ist trotz ihrer Komplexität ein sehr kostensensibler Prozess
die Batteriefertigung ist trotz ihrer Komplexität ein sehr kostensensibler Prozess

Zentraler Faktor: die Gesamtanlageneffektivität (OEE/ GAE)

Als Kennzahl für die Effizienz einer Produktionsanlage oder –linie hat sich die “Overall Equipment Efficiency” (OEE) oder, auf deutsch, die Gesamtanlageneffektivität (GAE) bewährt. Sie ist Teil des „Total Productive Maintenance“-Konzepts, das eine dauerhaft effiziente und unterbrechungs-freie Produktion zum Ziel hat. 
 
Um dieses Ziel zu erreichen bzw. ihm so nahe wie möglich zu kommen, muss man die Prozesse kontinuierlich kontrollieren – am besten so schnell und präzise wie möglich und in Regelkreisen, um schnell gegensteuern zu können. So entsteht eine (Batterie-)Produktion mit hoher Leistung, hoher Qualität sowie mit minimalen Ausschussraten und Stillstandszeiten.
 
Als Kennzahl für die Effizienz einer Produktionsanlage oder –linie hat sich die “Overall Equipment Efficiency” (OEE) oder, auf deutsch, die Gesamtanlageneffektivität (GAE) bewährt.
Als Kennzahl für die Effizienz einer Produktionsanlage oder –linie hat sich die “Overall Equipment Efficiency” (OEE) oder, auf deutsch, die Gesamtanlageneffektivität (GAE) bewährt.

Das ganze Spektrum der Inline-Qualitätskontrolle – aus einer Hand

Die Voraussetzung dafür ist die Nutzung von modernster Sensorik für die inline-Qualitätskontrolle. SICK bietet sowohl die entsprechenden Sensor- und Kamerasysteme und andere Technologien als auch das erforderliche Know-how der Batteriefertigung, um die Qualitätskontrollsysteme bestmöglich auszuwählen und in den Prozess zu integrieren.

Dem Benutzer steht eine große Vielfalt an Technologien und Applikationen zur Verfügung, die er aus einer Hand beziehen kann. Das Spektrum reicht von vergleichsweise einfachen 1D-Sensoren über 2D-Bildverarbeitung bis zu anspruchsvollen 3D-Inspektionssystemen. Alle Lösungen lassen sich im Hinblick auf ihre Leistungsfähigkeit sehr gut skalieren, und dank der umfassenden Konnektivität können ihre Signale vielfältig ausgewertet bzw. in der übergeordneten IT-Infrastruktur (MES, PPS, ERP…) verarbeitet werden.

Nutzung von modernster Sensorik für die inline-Qualitätskontrolle.
Nutzung von modernster Sensorik für die inline-Qualitätskontrolle.

Beispiele für Sensorlösungen in der Qualitätssicherung der Batterieproduktion

Von der Elektrodenproduktion über die Qualitätsprüfung an Zellen bis zu umfassenden Prüfungen an Modulen und Packs – die Lösungen von SICK decken die ganze Prozesskette der Batterieproduktion ab. Hier einige Beispiele für Applikationen und die passende Sensorlösung:

  • Riss- und Lochdetektion in Elektrodenfolien (Lichtgitter MLG-02)
  • Abstandsmessung an Elektrodenableitern (2D-Vision Sensor InspectorP61x)
  • Inspektion der Deckel von Rundzellen (2D-BVA mit Deep Learning/ „Anomaly Detection“)
  • Inspektion von prismatischen Zellen und Isolationsfolien auf Kratzer, Dellen, Lufteinschlüsse (3D-BVA/ Ruler oder Ranger 39)
  • Prüfen von Schweißpunkten (Busbar) an Modulen und Packs (D-BVA, Ruler)
  • Fremdkörpererkennung bei der Packherstellung (Ranger3, Foreign Object Detection System)
  • Temperaturmessung; „Hotspot Detection“ zur Vermeidung von Bränden (Temperatursensorik)

 

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