Zentrum für Digitalisierte Batteriezellenproduktion

© Fraunhofer IPA

Unsere Mission im ZDB – Zentrum für Digitalisierte Batteriezellenproduktion – ist es, eine nachhaltige und zukunftsweisende Batteriewertschöpfungskette zu realisieren. Mit umfassender Expertise in Fabrikplanung, Prozessentwicklung, Qualitätsmanagement und der Produktion von Rundzellen schaffen wir für unsere Kunden technologische Vorsprünge und Wettbewerbsvorteile. Dabei setzen wir auf eine ganzheitliche Perspektive, die auch das Ende des Lebenszyklus von Batterien einschließt, um eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft zu fördern. Unser einzigartiges Alleinstellungsmerkmal ist die konsequente Digitalisierung entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

Leistungen und Kompetenzen

Unser Dienstleistungsportfolio umfasst die Beratung sowie Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in folgenden Bereichen:

  • Nutzen Sie unsere langjährige Erfahrung in der flexiblen Fabrikplanung sowie der bedarfsgerechten Auslegung von Rein-, Sauber- und Trockenraumtechnik für die Batterieproduktion. Wir unterstützen Sie umfassend bei der Planung von Produktionssystemen, von der Grob- und Detailplanung bis hin zur Realisierung. Darüber hinaus beraten wir Sie bei der Auswahl und Implementierung energieeffizienter Anlagen für die Prozess- und Fabrikinfrastruktur. Wir entwickeln auch automatisierte Montage- und Demontagelösungen für Batteriesysteme, um Ihre Produktionsprozesse zu optimieren.

  • Profitieren Sie von unserer umfassenden Infrastruktur zur Rundzellenfertigung und unserem fundierten Produkt- und Prozesswissen! Wir fertigen Rundzellen nach Ihren individuellen Vorgaben und bieten Benchmarks Ihrer Prozess- und Produktinnovationen im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik. Darüber hinaus beraten wir Sie umfassend zu aktuellen und zukunftsweisenden Innovationen in der Serienfertigung von zylindrischen Batteriezellen.

  • Wir unterstützen Sie bei der Integration von MES- und IT-Architekturen in Ihrer Produktion und stellen Ihnen unsere Expertise in den Bereichen digitale Prozessanbindung, Datenerfassung und digitales Qualitätsmanagement zur Verfügung. Nutzen Sie darüber hinaus unsere innovativen Traceability-Lösungen für die Zellfertigung sowie unseren digitalen Mehrwertservices, um eine direkte Informationsnutzung und Rückkopplung in Ihren Prozessen zu etablieren. Erfahren Sie, wie Sie Ihre Produktionsprozesse durch Digitalisierung optimieren können:

    Ausschussreduktion und Optimierung der Batteriezellqualität

    Steigerung der Produktivität in der Batteriezellfertigung

    Anlagenverfügbarkeit und OEE-Optimierung
       

  • Profitieren Sie von unserer Kompetenz in der sicheren Handhabung von End-of-Life Batterien: Wir beraten Sie hinsichtlich der geeigneten Kreislaufstrategie für Batterien (Repair, Reuse, Repurpose, Remanufacturing, Recycling) und der damit verbundenen Demontagereihenfolge und -tiefe. Nutzen Sie unsere innovativen Werkzeuge, Automatisierungslösungen und Analytik für die Demontage von Batteriepacks bis auf Materialebene, um den Rohstoffkreislauf Ihrer Batterien zu schließen.

  • Gerne teilen wir unser Know-how im Batterie-Ökosystem mit Ihnen! Dazu bieten wir maßgeschneiderte Schulungs- und Qualifizierungsprogramme an. Erleben Sie unser Fachwissen im Rahmen von Führungen, Demonstrationen und praxisnahen Hands-on-Trainings. Unser Angebot reicht von Weiterbildungen und Workshops zur Prozess- und Technologieentwicklung bis hin zur Identifikation von Geschäftspotenzialen im Batterie-Ökosystem.

Ausstattung

Unser Labor und Technikum bieten eine hochmoderne Ausstattung entlang der gesamten Batteriewertschöpfungskette. Im Fokus des Zentrum für Digitalisierte Batteriezellenproduktion steht die Rundzellenfertigung, ergänzt durch fortschrittliche Analysetools und die automatisierte Demontage von Batteriesystemen.

    • Gestaltung wertstromorientierter und wandlungsfähiger Fabriken mit Lager- und Logistikkonzept
    • Auslegung von Rein- und Trockenräumen 
    • Entwicklung standortspezifischer Energieversorgungskonzepte
    © Fraunhofer IPA | Max Weeber
    Demontagefabrik
    • Herstellung und Charakterisierung kundenspezifischer Dispergierungen für Kathoden- und Anodenslurries
    • Herstellung und Charakterisierung von trockenen Funktionsmaterialmischungen
    • Beschichtung von umweltfreundlichen Anoden und Kathoden im Labormaßstab als Nass- und Trockenbeschichtung

    Pastenherstellung

    Elektrodenbeschichtung

    Trockenbeschichtung

    © Fraunhofer IPA | Swetlana Schesler
    Mischen von Slurries
    • Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung flexibler Formate von Jelly Rolls (Wickeln) für zylindrische Zellen mit verschiedenen Tab-Designs für eine optimierte Strom- und Wärmeableitung
    • Entwicklung und Qualifizierung von Prozessen zum Wickeln von Jelly Rolls, Tab schweißen, Notching/Laserkerben, Prüfen usw.
    • Formatflexibilität: Inline-Fertigung verschiedener Formate, wie 18650, 21700, 26700, 4680, 4695, 46110, u.v.m.
    • Designflexibilität: Inline-Fertigung verschiedener Tab-Designs, wie strukturierte/notched tabless-Designs, kontinuierliche tabless-Designs, klassische Tab-Designs
    • Entwicklung und Prüfung von Fügeverfahren zur Kontaktierung von Jelly Roll Ableitersystemen
    © Fraunhofer IPA | Rainer Bez
    Wickelanlage für Jelly Rolls (zylindrische Zellen)
    • Lösungen zur Datenerfassung von Maschinen, Anlagen und Sensoren
    • Nachvernetzung heterogener Maschinen- und Anlagenparks
    • Aufbau konsistenter Datenpools und Entwicklung von Software zur Planung und Nachverfolgung von Produktionsläufen
    • Entwicklung von Prozess-Produktmodellen zur Prädiktion der Produktqualität von Zwischen- und Endprodukten
    • Entwicklung von Modellen zur vorausschauenden Planung von Wartungs- und Instandhaltungszeitpunkte
    © Fraunhofer IPA | Rainer Bez
    Digitalisierung der Prozesskette in der Batteriezellenproduktion
    • Analyse von Automatisierungspotentialen
    • Entwicklung von Demontagesystemen (Bauteilidentifikation, Greifertechnik, trennende und lösende Demontageverfahren, variantenflexible Einricht- und Steuerungsprogrammierung)
    • Bauteilidentifikation, Greifertechnik, trennende und lösende Demontageverfahren, variantenflexible Einricht- und Steuerungsprogrammierung)
    • Analysemethoden für Desgin for R
    • Demontagelösungen der Rundzelle zum Material

    Ausstattung

    • Demontagezelle für Batteriedummies
    • Flexible Greifersysteme und Demontagewerkzeuge

    Roboter für automatisierte Demontage von Batteriemodulen

    © Fraunhofer IPA
    Robotergestützte Batteriedemontage
    • Entwicklung von Aufbauten zur Öffnung von Batteriezellen unter Inertgasatmosphäre
    • Analyse von Batteriezellen und Batteriezellkomponenten
    • Analyse von Materialzusammensetzungen und Oberflächencharakteristika
    • Identifikation und Bewertung von Degradationseffekten und Alterungsmechanismen (Post-Mortem-Analysen)
    • Geometrische Erfassung von Batteriezellen
    © Fraunhofer IPA, Rainer Bez
    Analyse von Zellkomponenten

Presse und Publikationen

Pressemitteilung / 20.06.2024

Festkörperbatterien – schneller hergestellt

Blogbeitrag / 14.10.2022

Produktion von Batteriezellen

Pressemitteilung / 3.11.2021

Roboter recycelt Batterien

Pressemitteilung / 27.10.2021

Das Eckige muss rund werden

Pressemitteilung / 20.10.2021

Zusammenbau von Batteriezellen – digital und sicher

Wissenschaftliche Publikationen

Pressemitteilung / 24.3.2021

Digitalisierungslösungen und Materialentwicklung für die Batterieproduktion

Pressemitteilung / 20.9.2021

Hoffmeister-Kraut eröffnet Forschungszentrum für digitalisierte Batteriezellenproduktion