InnoCase

 

Innovative Gehäusekonzepte für großformatige Lithium-Ionen-Batterien

Motivation und Vorgehen

Lithium-Ionen-Zellen (LIZ) werden als Speicher für elektrische Energie in vielfältigen Anwendungen eingesetzt. Die zellinternen Komponenten (Elektroden, Separatoren und Elektrolyt) sind von einem Gehäuse umgeben, an das verschiedene Anforderungen gestellt werden. So ist das Zellinnere von äußeren Einflüssen (Feuchtigkeit, Verschmutzungen, etc.) zu schützen und gleichsam ist der Austritt der zellinternen, zum Teil giftigen und brennbaren Stoffe zu verhindern. Zudem muss das Zellgehäuse die Kühlfunktion übernehmen, Anforderungen bzgl. der Modulintegrierbarkeit erfüllen und möglichst kostengünstig und aufwandsarm fertigbar sein. Für eine hohe spezifische Energie einer LIZ ist zusätzlich ein möglichst großes Verhältnis zwischen der gespeicherten Energie und der Gehäusemasse elementar. Dies kann insbesondere durch großformatige Gehäusekonzepte realisiert werden. Die Produktion und die Nutzung großformatiger LIZ sind derzeit noch mit hohen Herausforderungen verbunden, die sowohl produktions- und montagetechnischer Natur sind als auch die Sicherheit und die Kühlung des Zellstapels betreffen.

Forschungsziel

Ziel von InnoCase ist die Erforschung und Entwicklung neuartiger, großformatiger Gehäusekonzepte, welche die Vorteile herkömmlicher Gehäusetypen vereinen, produktionstechnische Vorteile bieten und eine höhere Energiedichte ermöglichen. Beabsichtigt wird dadurch eine vereinfachte Zellmontage und eine verbesserte Modulintegrierbarkeit auf welche Weise sich Einsparungen bei der Produktionskosten der LIZ ermöglichen. Letzteres wird durch Werkstoffeinsparungen und optimierte Produktionsprozesse ermöglicht.

Forschung und Entwicklung

  • Optimiertes Gehäusekonzept durch Senkung der Gehäusemasse, Einsatz zellinterner Sicherheitselemente und Verbesserung der elektrischen & thermischen Eigenschaften der Gehäusestruktur
  • Reduktion der durch die Zellmontage bedingten Produktionskosten (€/kWh) 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

  • ElringKlinger AG
  • Futavis GmbH
  • Manz AG
  • TRUMPF Gruppe
  • RWTH Aachen
  • TU München
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