Newsletter Transformations-HUB

Wertschöpfungskette Batterie

Juni |  2024

In der Welt der Fertigung, speziell in der Batterieherstellung, spielen Skalierung und Prozessoptimierung eine entscheidende Rolle. Doch der Schritt vom Labor zur industriellen Produktion ist mit zahlreichen Hürden verbunden. Insbesondere die Anschaffung neuer Maschinen führt oft zu sogenannten sprungfixen Kosten.

Eine zentrale Herausforderung ist der Auswahlprozess der richtigen Maschine, die nahtlos in den bestehenden Produktionsablauf integriert werden muss. Hier kommen Pilotanlagen ins Spiel: Sie bilden die essenzielle Brücke zwischen Laborforschung und vollständiger industrieller Fertigung. Diese Anlagen ermöglichen es, die Skalierung von Prozessen und Technologien praktisch zu erproben, bevor enorme Investitionen getätigt werden.

Ein herausragendes Beispiel für eine solche Schnittstelle ist das PreFab des Fraunhofer FFB. Hier haben Batteriehersteller die Möglichkeit, ihre Entwicklungen unter quasi-industriellen Bedingungen zu testen und zu verfeinern. Besonders beeindruckend: Die Bedingungen im Trockenraum der PreFab, wo die Luftfeuchtigkeit unter 10 ppm gehalten wird – ein Wert, der selbst die Trockenheit der Atacama-Wüste um das 200 fache unterbietet.

Diese extremen Bedingungen sind essentiell, da Feuchtigkeit die Qualität und Sicherheit der Batterieproduktion erheblich beeinträchtigen kann. Durch die Optimierung und Datengenerierung in der PreFab können Batteriehersteller kostspielige Fehler vermeiden, die im eigenen Labor möglicherweise noch nicht ersichtlich waren.

Hinter diesem Tor des PreFab vom Fraunhofer FFB ist fast alles geheim. Das TraWeBa-Team vor Ort v.l.n.r.: Petra Elias, Gunnar Grohmann, Dr. Uwe Zybell, Julia Beyersdorf, Sebastian Kühn, Leonard Höcht, Dr. Maximilian Wagner, Maximilian Stefan, Dr. Alexander Holm, Leonhard Dworog, Jan Hellmich

Die Vakuumtrockner sind in der Wand zwischen den Bereichen der Kalandrierung, dem letzten Schritt der Elektrodenfertigung, und der Assemblierung eingelassen.

Andreas Mucke
(Circular Valley)

Dr. Jens Katzek
(ACOD GmbH)

Matthias Zentgraf
(CATL)

Der jüngste TraWeBa Kongress bot interessante Einblicke in die neuesten Fortschritte der Batterieproduktion. Von innovativen Kathodenmixturen bis hin zur Feinabstimmung der Elektrolytzusammensetzungen – die Teilnehmer erlebten, wie maßgeschneiderte Lösungen die Effizienz und Wirksamkeit von Batterien revolutionieren können. Und genau darum ging es am Ende. An realen Beispielen oder Forschungsprojekten wird jedem klar, wie kompliziert und gleichermaßen wichtig die Batterietechnik ist, von der die Kunden der E-Mobilität so viel erwarten.

Ein besonderes Highlight in Wuppertal war die Betrachtung zur Dynamik bei geringer Oberflächenspannung von Elektrolyten. Den Zuhörern wurde schnell bewusst, wie kritisch die genaue Anpassung von Partikelgröße, Additiven, Lösungsmitteln und Aktivmaterialien an spezifische Akkus ist. Von der richtigen Anpassung der einzelnen Elemente zueinander hängt nicht nur die abschließende Performance der Batterien ab, die verschiedenen Parameter haben auch einen konkreten Einfluss auf die Optimierung der Herstellungsprozesse. 

Dr. Pier Francesco Caponi (Evonik)

Auch wenn es so scheinen mag, als würde Europa im Wettbewerb um die Batterieproduktion abgehängt, auf dem TraWeBa Kongress 2024 in Wuppertal wurde ein entscheidender Vorteil deutlich: Kurze und sichere Lieferrelationen. Dies ist besonders vorteilhaft für die Produktion von kleineren Mengen, die genau auf die spezifischen Anforderungen der Endanwender zugeschnitten sind. Die Chance: schnelle und flexible Reaktion auf die sich ständig verändernden Marktanforderungen. Das bedeutet hohe Flexibiltät.

Mit dieser Frage befasste sich Mareike Partsch vom Fraunhofer IKTS aus Dresden in. Ein Blick in die Statistiken zeigt, dass die meisten Verkehrsteilnehmer selten mehr als 50 km pro Tag zurücklegen. Moderne E-Fahrzeuge bieten je nach Ausstattung und Preislage  bereits heute deutlich mehr Reichweite. Muss in der Batterie immer eine Reichweite von 700 km vorgehalten werden? Das bedeutet hohe Anschaffungskosten und durch ein hohes Eigengewicht Nachteile in der Umweltbilanz. Wäre es es nicht besser, die Batteriekapazität dem jeweilen Nutzungsverhalten des Fahrers angepasst und daher differenziert anzubieten? Damit könnten Hersteller Kosten zu sparen, die Preise flexibel gestalten und die Verschwendung natürlicher Ressourcen minimieren. Eine hohe Reichweite bei Batteriefahrzeugen macht also nicht grundsätzlich Sinn, wohl aber die dosierte und zugeschnittene Auslegung dieser.

Dr. Mareike Partsch (Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS)

Während der Bedarf an Lithium-Eisenphosphat (LFP) in Europa rapide ansteigt, sieht sich die Branche mit Herausforderungen hinsichtlich der knappen Rohstoffverfügbarkeit konfrontiert. Klar ist, die Materialversorgung aus Europa allein wird nicht ausreichen, um den wachsenden Bedarf in Deutschland zu decken. Große Namen wie Tesla und Daimler sind bereits auf den LFP-Zug aufgesprungen und verstärken die Nachfrage nach hochwertigen Batteriekomponenten.

Dr. Stefan Schwarz, von der IBU-tec aus Weimar, antwortet auf diese Herausforderungen mit wegweisenden technologischen Lösungen.

Die innovative Herstellungsmethode der IBU-tec: Aktivmaterial wird spezifisch nach Kundenwunsch in einer flüssigen Suspension vorbereitet, die dann durch einen Luftstrom granuliert wird. Dieser Prozess ermöglicht eine präzise Kontrolle über die Korngröße durch anschließende Vermahlung zu Pulver.

Durch Importe von kritischen Rohstoffen wie Lithiumcarbonat (Li₂CO₃), Eisenphosphat (FePO₄), kann IBU-tec eine bessere Qualität ihrer Endprodukte als Mischungen aus China anbieten. Dies ist vor allem dem Einsatz von Tunnelöfen zu verdanken, die im Gegensatz zu traditionellen Drehöfen eine deutlich bessere Prozesskontrolle ermöglichen.

Für Herrn Dr. Schwarz ist die Notwendigkeit für mehr europäische Produktionskapazitäten offensichtlich. Europa muss seine eigene Produktionslandschaft erweitern, um den steigenden Anforderungen gerecht zu werden und unabhängiger von Importen zu werden.

Liebe Leserinnen und Leser,

vor dem Hintergrund der bereits begonnenen Ferien und Urlaubsperioden in Deutschland gehen wir davon aus, dass im Juli mit einer eher hohe Abwesenheit zu rechnen ist.

Wir haben uns daher dazu entschlossen, den Newsletter für den Juli 2024 auszusetzen und im Augst wieder mit interessanten Beiträgen zu starten. Über Ihre aktive Mitarbeit würden wir uns sehr freuen.

Jeden dritten Donnerstag des Monats präsentieren wir bis zu fünf spannende Batterie-Neuentwicklungen, die das Potenzial haben, die Energiewende und die Mobilitätsbranche maßgeblich voranzubringen. Eine hervorragende Gelegenheit, um auf dem neuesten Stand der Technik zu bleiben, sich zu vernetzen und gemeinsam nachhaltige Fortschritte zu erzielen.

Unsere Events und Event-Empfehlungen im Veranstaltungskalender

Werden Sie Teil unserer Batterie-Community. Unsere Pilotplattform, eine Zusammenarbeitsplattform für Batterietechnologie-Entwicklung, bietet Ihnen die Möglichkeit, Ihre Geschäftsentwicklung zu beschleunigen. Melden Sie sich noch heute an, um von den vielfältigen Möglichkeiten der Plattform zu profitieren und an der gemeinsamen Innovation teilzuhaben. -> So geht das Anmelden.

Folgen Sie uns auf LinkedIn:

Inhaltlich verantwortlich:

ACOD GmbH

Projektleiter
Dr. Jens Katzek
August-Bebel-Str. 73
04275 Leipzig

www.traweba.de 

TraWeBa  |  Transformations-HUB Wertschöpfungskette Batterie

gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Projektlaufzeit: 01.11.2022 bis 30.06.2025
Förderkennzeichen: 16THB0008A

Konsortialpartner

Bevor Sie auf „Abmelden“ klicken, bitten wir Sie zu prüfen, ob diese E-Mail für andere in Ihrem Netzwerk relevant sein könnte, und leiten Sie die Nachricht gegebenenfalls weiter.

Sie wollen keine E-Mails mehr von uns empfangen? Dann klicken Sie bitte hier, um sich von diesem Newsletter abzumelden.