Batterieelektroden werden heute hergestellt, indem man eine Paste auf eine dünne Metallfolie aufträgt. Die Paste enthält giftige Lösungsmittel, die anschließend in einem Trockenofen mit großem Energieaufwand abgezogen werden.
Das Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT, das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM sowie das Fraunhofer-Institut für Werkstoff und Strahltechnik IWS wollen nun in einem gemeinsamen Forschungsprojekt ein umweltfreundlicheres, energieeffizienteres Verfahren erarbeiten. Dabei nutzen die Wissenschaftler Instrumente aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI).
Das ZSW wird in dem Vorhaben die selbstlernende KI zur Optimierung und Regelung der Einzelprozesse und des Gesamtfertigungsprozesses in der Elektrodenherstellung entwickeln. Das Fraunhofer IFAM arbeitet an der Überwachung und Steuerung der Extrusionsprozesse zur kontinuierlichen Produktion von Batteriekomponenten. Die Trockentransferverfahren für lösungsmittelfreie Batterieelektroden entwickelt das Fraunhofer IWS. Das Institut rüstet auch den Prozess mit Funktionen zur Überwachung und Steuerung aus. Das Fraunhofer ICT entwickelt und programmiert eine Datenbank zur Erfassung der Prozessdaten und stellt die Schnittstellen zur KI-Entwicklung bereit.
Gleichzeitig sollen die etablierten Prozesse um eine KI-basierte Inline-Prozesskontrolle und eine standortübergreifende, vernetzte Datenbank erweitert werden. Ziel ist es, Daten automatisiert auszuwerten und die Prozesse KI-gestützt zu modellieren, zu optimieren, zu steuern und zu überwachen. Bei Abweichungen greift die KI direkt in die Prozesssteuerung ein und regelt diese nach, um über den gesamten Prozessverlauf eine homogene und optimale Elektrodenqualität zu gewährleisten.
„Mit neuesten KI-Methoden können wir alle wichtigen Einflussfaktoren auf die Qualität der Elektroden schon während der Fertigung erfassen, bewerten, regeln und damit eine gleichbleibende hohe Qualität der Elektroden über die gesamte Prozessdauer sicherstellen“ erläutert Anton Kaifel, Teamleiter des Bereichs KI und Maschinelles Lernen am ZSW.
Das Forschungsprojekt namens „KontElPro“ wird mit 1,8 Millionen Euro vom Bundesforschungsministerium gefördert.
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