KIT-Projekt optimiert Massenproduktion von Lithium-Ionen-Batterien

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Fortschrittliche Ansätze zur Qualitätssicherung und Analytik bei der Produktion sollen sicherstellen, dass in Deutschland hergestellte Batterien sowohl leistungsstark, ausdauernd und sicher sind als auch preisgünstig. Diesem Ziel widmet sich das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Rahmen des Batterie-Kompetenzclusters „Aqua“, was für Analytik/Qualitätssicherung steht. Wie das KIT am Donnerstag mitteilte, wird dafür jeder Prozessschritt von den Ausgangsmaterialien bis zur fertigen Batteriezelle mit Blick auf mögliche Fehlerquellen analysiert. Mit Methoden der integrierten Fertigungskontrolle soll dann der Umgang mit Fehlern bei laufender Produktion optimiert und automatisiert werden.

Nach dem Prinzip der „Failure Mode and Effects Analysis“ (FMEA) wollen die Forscher beispielsweise gezielt und kontrolliert Fehler in die Produktion einbringen, um den Zusammenhang zwischen einer Störung und den Auswirkungen auf die Zellen präzise zu quantifizieren. Dabei sollen auch Methoden entwickelt werden, um kritische Einflussgrößen wie die Homogenität der Elektrodenbeschichtung oder die Restfeuchte der Komponenten zu Beginn des Zellbaus in Echtzeit zu erfassen. Nach der Definition spezifischer Leistungskriterien als Qualitätsziele können dann für alle relevanten Prozessschritte Toleranzgrenzen festlegt werden. Dank einer automatischen Fehlererkennung lassen sich Zwischenprodukte unmittelbar nach dem jeweiligen Prozessschritt maschinell prüfen und fehlerhafte Stücke aussortieren. Gleichzeitig werden Rückschlüsse auf die Fehlerursachen möglich, und Prozessstörungen lassen sich frühzeitig beseitigen.

Ergänzend zu der Forschungsplattform soll eine Dateninfrastruktur aufgebaut werden, um alle anfallenden Daten auswerten zu können sowie um den Austausch mit den anderen Batterie-Kompetenzclustern der „Forschungsfabrik Batterie“ und Kooperationen mit der Industrie zu ermöglichen. Das sei ein entscheidender Beitrag zur Qualitätssicherung und auch zum Forschungstransfer in Sachen Batteriefertigung. Ziel von „Aqua“ ist demnach ein umfassendes und prozessübergreifendes Verständnis dafür, wie sich das Zusammenspiel von Materialien, Fertigungsschritten und elektrochemischen Besonderheiten auf Strukturen und Eigenschaften der Batterie auswirkt.

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