Leistungsfähige elektrochemische Energiespeicher sind für Anwendungen in der Elektromobilität und der stationären Energiespeicherung von großer Bedeutung. Hierfür sind die Verbesserung der gravimetrischen und volumetrischen Energiedichte sowie die Reduktion der Produktionskosten ausschlaggebend. Erst ein vertieftes Prozessverständnis über die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) ermöglicht die Produktion verbesserter und kostengünstiger Batteriezellen.

Die Abteilung Batterieproduktion beschäftigt sich forschungsseitig deshalb mit der Fertigung von innovativen Batteriezellen. Der Kern der Arbeit ist die Prozessentwicklung und die Optimierung aller Prozesse innerhalb der Batterieproduktion. Vom Mischen der Elektrodenmaterialien bis hin zur Formierung der fertigen Zellen werden alle Schritte in-house an der Forschungsproduktionslinie des iwb durchgeführt. Die Arbeitssicherheit steht hierbei stets im Vordergrund. Auch aufgrund der industrienahen Forschung des iwb werden entlang der gesamten Prozesskette höchste Sicherheitsstandards eingehalten. Das Zellportfolio umfasst verschiedene Zelltypen (Knopf-, Pouch- und Hardcase-Zellen) mit Kapazitäten von wenigen mAh bis über 20 Ah. Hierfür steht am iwb industrienahe Anlagentechnik zur Verfügung, welche flexibel an verschiedenste Anforderungen angepasst werden kann.

Neben unterschiedlichsten Materialien konventioneller LIB beschäftigt sich die Abteilung auch mit Festkörperbatterien und der Verwendung von metallischem Lithium, sowie Silizium-Komposit-Anoden zur Herstellung von LIB der nächsten Generation.

Leitung der Abteilung: Sophie Grabmann

Das Forschungsfeld Zellproduktion und –qualität beschäftigt sich intensiv mit der Zellassemblierung und der Charakterisierung großformatiger Batteriezellen. Am iwb wird an den Prozessschritten Elektrodenschneiden (Laserschneiden und Stanzen), automatisierter Stapelbildung, Kontaktierung, Elektrolytbefüllung und Formierung geforscht. Die verschiedenen Einflüsse der einzelnen Prozessparameter auf die fertige Batteriezelle werden genauestens untersucht und die Parameter speziell auf die verwendeten Materialien und die Anforderungen an die Zelle angepasst. Um entlang der Prozesskette eine hohe Produktivität, eine gute Qualität und geringe Kosten gewährleisten zu können, setzt das iwb auf innovative Qualitätssicherungsmethoden und eine datenbasierte Prozessüberwachung. Innerhalb der einzelnen Prozesse sorgen verschiedene inline Qualitätssicherungsmaßnahmen für das Einhalten der geforderten Spezifikationen. Nach jedem Prozessschritt durchläuft das Zwischenprodukt zudem verschiedene Qualitätskontrollen, bevor es an den nächsten Verarbeitungsprozess übergeben wird. Hierdurch wird eine gleichbleibende, sehr hohe Qualität der produzierten Zellen gewährleistet.

Forschungsfeldleitung: Alessandro Sommer

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