DigiBattPro BW - Machbarkeitsuntersuchung für die digitalisierte Batteriezellenproduktion

„Best in Class“ Li-Ionen - Hochleistungsspeicherzellen und deren Anwendung in Elektrowerkzeugen für Baden-Württemberg

In Kürze

Innerhalb des Projektes wurde eine Hochleistungsspeicherzelle durch digitalisierte Fertigungsstationen für die Anwendung in kabellosen Elektrowerkzeugen entwickelt. Es konnten erfolgreich die Machbarkeit der Digitalisierung einzelner Fertigungsstationen einer Batteriezellenproduktion sowie die Einsatztauglichkeit der von VARTA entwickelten Demonstratorzellen für Power-Tool-Anwendungen nachgewiesen werden.

Im Detail

Ziel des Fraunhofer IPA war die Erforschung und Entwicklung der Digitalisierung von zwei exemplarischen Fertigungsschritten im Herstellprozess einer Lithium-Ionen-Zelle mit erheblichem Einfluss auf die Produktqualität und umfasste die Elektrodenbeschichtung und das Anschweißen der Ableiter mittels Laser. Ziel der Digitalisierung im engeren Sinn war es, die beiden Prozesse hinsichtlich der Prozessparameter vollständig in einem digitalen Abbild zu erfassen, welches in der Lage ist, Messwerte aufzunehmen und zu analysieren.

Dazu wurden am Fraunhofer IPA die Schnittstellen für die Steuerung der Beschichtungsanlage sowie eine prototypische Umsetzung der Nachverfolgung der Qualitätseigenschaften des Elektrodenbandes entwickelt und implementiert, um ein digitales Abbild des Herstellungsprozesses in der Cloud zu ermöglichen. Durch eine in die Cloud integrierte, autonom arbeitende Prozesserfassung und übergreifende Auswertung können die erstellten Modelle dann parallel zum normalen Betrieb trainiert und verbessert werden.

Die Digitalisierung der Elektrodenfertigung ist ein erster Schritt in Richtung einer flexibleren Produktion von Energiespeichersystemen, die sich schneller an neue Materialien oder Zellgrößen anpassen können. Dank einer umfassenden Datenbank mit kontinuierlich nachverfolgten Prozessparametern kann die Fertigungsqualität stabil gehalten und die Rüstzeiten für neue Materialien verkürzt werden. Es ist auch die Basis, um bessere Prozesssimulationsmodelle zu entwickeln, um günstige Prozessparameter für völlig neue Zellchemien und Zelldesigns vorherzusagen.

Einblicke ins Projekt
 

»Die am IPA umgesetzte kombinierte Auswertung der Prüfergebnisse und Maschinendaten führte zu einem tieferen Verständnis der Zusammenhänge. Es konnten verschieden Abhängigkeiten zwischen den Eingangsgrößen aufgezeigt werden. Über das Projekt DigiBattPro hinausgehend kann dies daher als zielführender Ansatz bewertet werden.«