MiKoBatt: PEM, PowerCo und Jagenberg forschen an Zellproduktion
Der Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen ist mit Volkswagens Batterie-Tochter PowerCo und Jagenberg Converting Solutions in das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt „MiKoBatt“ gestartet. Dabei forschen die Partner an einer ökologischen, wirtschaftlichen und nachhaltigen Produktion von Batteriezellen, um deutschen und europäischen Herstellern in Zukunft kommerzielle Wettbewerbsvorteile zu ermöglichen.
Konkret sollen dafür Fabrik- und Maschinenkonzepte erarbeitet werden, die eine effiziente Batteriezellproduktion mit Hilfe sogenannter Microenvironments erlauben. Solche Mini-Umgebungen sollen spezielle Materialien etwa vor dem negativen Einfluss von Feuchte oder Luft schützen. Das Konzept soll die zu konditionierenden Luftraumvolumina der Batteriezellproduktion im Vergleich zu klassischen Trocken- und Sauberräumen reduzieren, wie der PM erklärt.
Heute sind weite Teile der Zellfabriken riesige Reinräume, in denen die Luft mit großem Energieaufwand staubfrei und in einem genau definierten Fenster hinsichtlich Temperatur und Luftfeuchtigkeit gehalten werden muss. Die Herstellung von Batterien erfordert prinzipiell eine streng kontrollierte Produktionsatmosphäre, um die Prozessstabilität zu gewährleisten und Qualität, Zykluslebensdauer, Speicherkapazität und Produktionsertrag zu maximieren.
Ist nicht die gesamte Umgebung ein großer Reinraum, sondern nur der materialführende Bereich der Produktionsmaschinen (also die „Mini-Umgebungen“), können so der Energieverbrauch gesenkt und somit „in hohem Maße“ Betriebskosten eingespart werden. Zudem kann sich der Schutz des Produkts und der Mitarbeitenden verbessern.
Wechselwirkungen müssen genauer untersucht werden
Diese Vorteile gibt es zumindest in der Theorie. Im Rahmen von MiKoBatt wollen die Partner nun das nötige Wissen über das Produkttrocknungs- und Qualitätsmanagement aufbauen, um „innovative, wirkungsvolle Lösungsansätze in der industriellen Großserienproduktion voranzutreiben“. Damit der Einsatz von Microenvironments künftig die noch hohen Betriebskosten senken könne, seien Fragestellungen beispielsweise zum Umgang mit empfindlichen Materialien, zum Transport, zur Lagerung der Zwischenprodukte und zu den für die Produkte optimalen Taupunkten zu klären, heißt es in der Mitteilung.
„Das PEM-Team befasst sich in dem Projekt vor allem mit der Ergründung der vielfältigen Wechselwirkungen von Produkt und Umgebung hinsichtlich der Luftqualität – etwa mit Blick auf Trockenheit und Partikelbelastung“, sagt Professor Achim Kampker, Leiter des PEM.
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