Cell-Fi 2017-10-12T14:01:59+00:00

Beschleunigung der Elektrolytaufnahme durch optimierte Befüllungs- und Wettingprozesse (Cell-Fi)

Projektlaufzeit:
01.08.2016 – 31.07.2019

Institute:

  • Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF)
  • Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb)
  • Institut für Physikalische Chemie (MEET)
  • Institut für Production Engineering of E-Mobility Components (PEM)
  • Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM)
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Partner:

Technische Universität München
Fraunhofer Gesellschaft
RWTH Aachen
MEET Batterieforschungszentrum
Technische Universität Braunschweig

Vor dem Hintergrund der steigenden Relevanz von elektrischen Speichertechnologien für mobile und stationäre Anwendungen kommt der wirtschaftlichen Herstellung von geeigneten Batterien in hoher Stückzahl eine wesentliche Bedeutung zu. Der Prozessschritt der Elektrolytbefüllung ist hierbei aufgrund der langen Benetzungs- und damit Lagerzeiten ein hoher Kapitalbindungsfaktor. Trotz des hohen Potentials zur Durchsatzerhöhung und Kostensenkung wurde der Untersuchung der Elektrolytbefüllung bisher kaum wissenschaftliche Aufmerksamkeit zuteil. Es sind zwar Best-Practice-Lösungen vorhanden, doch welche Vorgänge die Befüllung und das Wetting dominieren und wie diese beschleunigt werden können, ist bislang noch nicht systematisch erfasst worden.

Im Rahmen des Projektes Cell-Fi wird daher der Themenkomplex Befüllung und das Wetting erstmals wissenschaftlich untersucht. Ziel ist es die Benetzungszeiten großformatiger Batteriezellen zu senken und die daraus resultierenden Taktzeiten in der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien zu erhöhen.
Zusätzlich soll untersucht werden welche Produkt- und Prozessparameter die Elektrolytbefüllung dominieren und wie sich Änderungen auf die Wettingzeiten und damit die Performance der Zelle auswirken. Dafür werden die benetzungsrelevanten Eigenschaften der Grundkomponenten ermittelt. Betrachtet werden sowohl die Elektrolyt-, als auch die Elektroden- sowie Separatoreigenschaften und deren Abhängigkeiten von relevanten Prozessparametern.

Das Prozesswissen zur Befüllung und Wetting und deren Einfluss auf die Batterieperformance wird anschließend sowohl an prismatischen Pouch- und Hardcasezellen als auch Rundzellen erarbeitet. Durch die Untersuchung befüllungsrelevanter Produkt- und Prozessparameter können Potentiale zur Reduzierung der Lagerzeiten aufgedeckt und diese durch geeignete Maßnahmen reduziert werden. Die zusätzliche Implementierung in Simulationsmodelle ermöglicht die Übertragung des erarbeiteten Wissen auf andere Materialsysteme sowie verschiedene Zellgeometrien und –bauweisen. Die Ergebnisse die im Projekt Cell-Fi erzielt werden leisten damit einen direkten Beitrag zur Entwicklung wirtschaftlicher Speichertechnologien für mobile und stationäre Anwendungen.