Batterietechnologie – das Herz der Elektromobilität
Bis 2030 soll ein Großteil der produzierten Pkws elektrisch betrieben sein. Aus diesem Grund wächst die Produktionskapazität für Batteriezellen und die vorhergesagten Investitionen in Batteriezellenfabriken übersteigen bereits heute das globale Produktionsvolumen aus dem Jahr 2022 um ein Vielfaches.
Ein Kernprozess bei der Produktion von Batteriezellen ist die Verarbeitung der Elektrodenfolien und Separatoren. Dabei finden für unterschiedliche Zellentypen verschiedene Prozesse Anwendung. Dazu gehört das Wickeln von Folienbahnen, zur Herstellung sogenannter „Jelly Rolls“. Verschiedene Stapelprozesse sorgen dafür aus einzelnen Anoden, Kathoden und Separatoren Zellstapel zu bilden. Dabei zeichnen sich die Wickelprozesse bereits durch hohe Geschwindigkeiten und Prozessstabilität aus. Und das Stapeln der Batteriezellen bietet Vorteile für die elektrische Leistungsfähigkeit der Batterien. Eine Kombination aus beiden Prozessen stellt das sogenannte Z-Falten dar. Dabei werden einzelne Elektrodenblätter kurz vor dem Falten mit einem Separator verbunden.
Hohe Stapelgeschwindigkeit als Kernherausforderung
Bei der Weiterentwicklung des Stapelns und Z-Faltens von Batteriezellen ist die Steigerung der Stapelgeschwindigkeit eine Kernherausforderung. Dieser Herausforderung widmet sich ein Team um Prof. Franz Dietrich, Professor für Handhabungs- und Montagetechnik am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb, TU Berlin. Eine Aufgabenstellung dabei lautet: Die Beschleunigung der Prozesse darf sich jedoch nicht negativ auf die präzise Ablagegenauigkeit der gestapelten Elektrodenblätter auswirken.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Prozessalternativen, die auf sequenzielle Pick-and-place-Vorgänge setzen, entwickelte die TU Berlin daher einen kontinuierlichen Prozessablauf: von der Aufnahme und Handhabung bis hin zur Positionierung und Ausrichtung der Elektrodenblätter. Im Vergleich zu bisher gängigen Prozessabläufen will man so künftig mit einem konstanten und bis zu 2000 mm/s schnellen Vorschub der Materialzufuhr die Produktivität stark erhöhen
