Batteriezellenforschung Münster wird Mekka der Batteriezellenfertigung

Die Fraunhofer-Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) ist gestartet. Mit dabei ist das MEET Batterieforschungszentrums der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster.

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Eine Misch- und Beschichtungsanlage unterstützt die Elektrodenherstellung, mit Blick auf das Ziel der Weiterentwicklung des kontinuierlichen Mischverfahrens in Bezug auf das Elektrodenmaterial, die Prozesse sowie die Digitalisierung, heißt es zum Vorhaben in Münster. Mit der Infrastruktur im Reinraum des „AlexProWerk“ kann die FFB nun erste Forschungsaufträge der Industrie ausführen, heißt es weiter. Im Fokus steht die Optimierung der Elektrodenrezeptur sowie der Produktionsschritte des Mischens und Beschichtens in Hinblick auf die Zellqualität, so Prof. Fritz Klocke, geschäftsführender Leiter der FFB. Auch das Produktionsverfahren soll auf diesem Wege zuverlässiger und produktiver werden. Die dort neu installierte Infrastruktur soll die Prozessschritte erproben helfen und die gewonnenen Erkenntnisse für den weiteren Aufbau der Forschungsfertigung Batteriezelle zu nutzen, so Klocke. Die FFB soll so am Standort Münster zum Zentrum einer modernen und skalierbaren Batteriezellproduktion für Deutschland und Europa werden.

Verbessertes Mischen und Beschichten von Elektroden

Beim neuartigen Verfahren des kontinuierlichen Mischens in der Elektrodenfertigung für Batteriezellen werden die Beschichtungsmaterialien für Kathode und Anode in einem durchgängig gemischt und fortlaufend der Beschichtungsanlage zugeführt, erklären die Experten. Die Forschenden untersuchen dabei die Herstellung der Elektrodenpaste, mit Blick sowohl auf die Beschaffenheit derselben als auch auf das Verhalten der relevanten Anlagenteile.

Die konsequente Digitalisierung dieser Produktionsprozesse soll die Arbeiten unterstützen, heißt es weiter: Mithilfe digitaler Simulationen identifizieren die Forschenden dann Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge relevanter Prozessparameter, in Bezug auf die Qualität der Batteriezelle. Dazu wird man leistungsfähige Methoden zur Maschinenanbindung und -vernetzung entwickeln sowie zur Datenerfassung und -analyse. Diese Erkenntnisse sollen in einer digitale Fabrik gipfeln, die als „digitaler Zwilling“ der Forschungsfertigung Batteriezelle entstehen wird. Das Konzept der FFB sieht dabei eine Kombination aus Labor- und Produktionsforschung für unterschiedliche Batteriezellformate (Rundzelle, prismatische Zelle und Pouchzelle) vor. Die Mitarbeitenden erforschen je nach Bedarf einzelne Prozessschritte oder auch die gesamte Produktionskette.

Elektro-Power aus der chemischen „Küche“

Die Forschenden des MEET Batterieforschungszentrums der WWU Münster arbeiten parallel im „FFB Workspace“ an der Entwicklung und Optimierung der sogenannten Slurry-Rezepturen für Elektroden von High-Energy- und High-Power-Zellen. Beim Slurry handelt es sich um die Paste, mit der die Kupferfolie der Elektrode nach dem Mischverfahren beschichtet wird, wie zu erfahren ist. Auch entwickelt das Team um Prof. Dr. Martin Winter und Dr. Falko Schappacher neue Rezepturen für zukünftige Zellchemien, um in der Forschungsfertigung Batteriezelle ein möglichst breites Spektrum derselben für die Anforderungen unterschiedlicher industrieller Bereiche abdecken zu können.

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