Pilotanlage zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien

Die Produktion von Lithium-Ionen-Batterien muss nachhaltiger werden. Der Aufbau und die Inbetriebnahme einer Pilotanlage für die Batteriefertigung bietet der Forschung und Industrie die optimale Plattform für Innovationen und Entwicklungen im Bereich der Batterietechnik.

Steckbrief

  • Lead-Departement Technik und Informatik
  • Institut Intelligente industrielle Systeme (I3S)
  • Forschungseinheit I3S / Prozessoptimierung in der Fertigung
  • Laufzeit (geplant) 01.01.2015 - 31.12.2020
  • Projektverantwortung Prof. Dr. Axel Fuerst
  • Projektleitung Adrian Glarner
  • Projektmitarbeitende Simon Müller
    Butrint Selmonaj
    Simon Walther
  • Schlüsselwörter Lithium-Ionen-Batterie, Prozessoptimierung, Pilotanlage, Batteriefertigung, Laserschneiden, Remote cutting

Ausgangslage

Lithium-Ionen-Batterien sind aus dem heutigen Alltag nicht mehr wegzudenken. Sie sind in Autos, Smartphones, Hörgeräten und in vielen anderen Geräten im täglichen Gebrauch. Das Problem: Der Abbau der Rohmaterialien der Batterien sowie deren Produktion ist oft mit einer hohen Umweltbelastung verbunden.

Ziele

Das Ziel ist, Lithium-Ionen-Batterien zukünftig umweltfreundlicher, leistungsfähiger, langlebiger und günstiger zu produzieren. Eine Pilotanlage zur Batteriefertigung am Standort Burgdorf soll helfen, dieses Ziel zu erreichen.

Die Anlage soll zukünftig Forschung und Industrie als Basis für Versuche zur Verfügung stehen. Sei es zum Bau von Testzellen oder um ein neuartiges Herstellungsverfahren zu testen. Die Anlage soll zudem eine maximale Flexibilität bieten, bezüglich Auswahl an Materialien, Einsatz und Austausch von einzelnen Komponenten und gewünschter Batteriezellen-Grösse von Kreditkartenformat bis hin zu 150x300 mm.

Vorgehen

In einem ersten Schritt wurden in Zusammenarbeit mit den Forschungspartnern die Anforderungen an die Pilotanlage definiert. Danach wurden die Module der Anlage konstruiert und anschliessend in Betrieb genommen. Mithilfe des daraus entstandenen Know-hows konnten einzelne Komponenten optimiert werden. So wurde und wird die Pilotanlage stetig weiterentwickelt – oft auch in Zusammenarbeit mit Studierenden. 

Lösung

Voraussichtlich ab Februar 2021 wird die Batteriefertigung Pilotanlage in Burgdorf als Plattform für Innovationen und Entwicklungen im Bereich der Batterietechnik einsatzbereit sein. Folgende Dienstleistungen für den Bau von Pouchzellen sind möglich:

  • Bau von Testzellen inkl. Referenzzellen zum Vergleich.
    • Testen von Anoden, Kathoden, Separatoren oder Elektrolyt
    • Einbau von zusätzlicher Elektronik z.B. für Condition-Monitoring
    • Kleinstserien möglich
    • Arbeitsfeld von Kreditkartengrösse bis 150x300 mm möglich
    • Keine Einschränkung in der Form
    • Festhalten von diversen Parametern während der Herstellung zur besseren Auswertung der Ergebnisse
  • Schnittversuche mit state-of-the-art Lasertechnologie
  • Einfache Integration von neuen Komponenten für Versuche oder Optimierungen