InnoCase
PEM entwickelt Gehäuse für große Li-Ion-Batterien
Der Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen widmet sich mit zahlreichen Partnern im Projekt „InnoCase“ der Erforschung und Entwicklung neuartiger, großformatiger Gehäusekonzepte. Sie sollen die Vorteile herkömmlicher Gehäusetypen miteinander vereinen, produktionstechnische Vorteile bieten und eine höhere Energiedichte ermöglichen. Dies soll zu einer vereinfachten Zellmontage und einer verbesserten Modulintegrierbarkeit und damit zu Einsparungen bei den Produktionskosten von Lithium-Ionen-Zellen führen. Gesunkene Ausgaben sollen sich durch Werkstoffeinsparungen und optimierte Produktionsprozesse erzielen lassen.
Herausforderungen bei Produktion, Montage, Sicherheit und Kühlung
Lithium-Ionen-Zellen kommen als Speicher für elektrische Energie in unterschiedlichen Anwendungen zum Einsatz. Die zellinternen Komponenten – Elektroden, Separatoren und Elektrolyt – sind von einem Gehäuse umgeben, das verschiedenen Anforderungen genügen muss. So ist das Zellinnere vor äußeren Einflüssen wie etwa Feuchtigkeit oder Verschmutzungen zu schützen. Gleichsam gilt es, den Austritt der zellinternen, teilweise giftigen und brennbaren Stoffe zu verhindern. Darüber hinaus muss das Zellgehäuse die Kühlfunktion übernehmen, Anforderungen bezüglich der Modulintegrierbarkeit erfüllen und kostengünstig sowie aufwandsarm produzierbar sein. Für eine hohe spezifische Energie von Lithium-Ionen-Zellen ist zudem ein großes Verhältnis zwischen der gespeicherten Energie und der Gehäusemasse elementar, was sich vor allem durch großformatige Gehäusekonzepte realisieren lässt. Die Produktion und die Nutzung großformatiger Lithium-Ionen-Zellen sind derzeit noch mit hohen Herausforderungen verbunden, die sowohl produktions- und montagetechnischer Natur sind als auch die Sicherheit und die Kühlung des Zellstapels betreffen.
Das Projekt
„InnoCase“: Innovative Gehäusekonzepte für großformatige Lithium-Ionen-Batterien
Forschungsziele
- Optimiertes Gehäusekonzept durch Senkung der Gehäusemasse, Einsatz zellinterner Sicherheitselemente und Verbesserung der elektrischen und thermischen Eigenschaften der Gehäusestruktur
- Reduktion der durch die Zellmontage bedingten Produktionskosten (Euro je Kilowattstunde) durch vereinfachte Montageabläufe
- Ausarbeitung von Sicherheitskonzepten für großformatige Zelltypen und Erarbeitung einer normgerechten Absicherung
- Vereinfachte Modulintegrierbarkeit der Zellen unter Berücksichtigung der Kühl- und Positionieranforderungen sowie Kontaktierung der Zellen zum Modul mittels Remote-Laserstrahlschweißen
- Anwendung von Laserstrahlung beim Fügen der Elektrodenfolie zur Reduzierung der benötigten Fügefläche
Forschungs- und Projektpartner
PEM der RWTH Aachen
ElringKlinger AG
Futavis GmbH
Manz AG
TRUMPF Gruppe
RWTH Aachen
TU München
Laufzeit
01.02.2019 bis 31.07.2022
Projektträger
Förderkennzeichen
03XP0207E
Zuwendungsgeber