LaserScale

 

PEM entwickelt energieeffizientes Anlagenkonzept für die Produktion von Lithium-Ionen-Batterien

Der Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen und drei weitere große Forschungseinrichtungen befassen sich im Projekt „LaserScale“ mit der Umsetzung eines energieeffizienten Anlagenkonzepts zur Reduzierung der Produktionskosten bei gleichzeitiger Erhöhung der Produktqualität in der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien. Das Vorhaben ist ein Begleitprojekt des vom Bund geförderten Kompetenzclusters „Intelligente Batteriezellproduktion“ (InZePro).

Effizienterer Prozess durch kombinierte Laserstrukturierung und -trocknung

Das innovative Anlagenkonzept soll die Steigerung der Energie- und Leistungsdichte von Lithium-Ionen-Batterien ermöglichen, indem Mikrostrukturen mit Hilfe von Laserstrahlung in die Elektroden eingebracht werden. Die flächige Strukturierung des Elektrodenmaterials soll dabei über den Einsatz eines Multistrahl-Multiscanner-Moduls eruiert werden. Durch die Kombination der Laserstrukturierung mit einer flexiblen Lasertrocknung soll sich zudem eine Prozesseffizienzsteigerung erreichen lassen. Für die Trocknung der beschichteten Elektrodenfolien sind sogenannte Oberflächenemitter vorgesehen, die eine dynamische Anpassung und Regelung der Temperaturverteilung zur zielgerichteten Trocknung der Elektroden ermöglichen. Mit Hilfe der Einbindung einer datengetriebenen Prozesssteuerung sollen wesentliche Prozessdaten erfasst und entsprechend dem optimalen Systembereich angepasst werden. Ein Schwerpunkt des Forschungs-Teams liegt außerdem auf der Skalierung der zugrundeliegenden Laserverfahren in Richtung einer industriellen Anwendbarkeit.

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Daniel Neb

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Das Projekt

  • „LaserScale“: Skalierte Laserstrukturierung und -trocknung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren zur Steigerung der Leistungsfähigkeit

Forschungsziele

  • Entwicklung eines innovativen Anlagenkonzepts zur Steigerung der Energie- und Leistungsdichte von Lithium-Ionen-Batterien
  • Steigerung der Prozesseffizienz durch die Kombination der Laserstrukturierung mit flexibler Lasertrocknung
  • Einsatz innovativer Oberflächenemitter zur zielgerichteten Elektrodentrocknung
  • Skalierung der zugrundeliegenden Laserverfahren auf industrielle Anwendbarkeit

Forschungs- und Projektpartner

PEM der RWTH Aachen (Projektkoordinator)
IMA & IfU Cybernetics Lab – Lehrstuhl für Informationsmanagement im Maschinenbau & Institut für Unternehmenskybernetik e.V. (RWTH Aachen)
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT)
Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) (TU München)

Laufzeit

  • 01.01.2021 bis 31.12.2023

Projektträger

Projektträger Jülich (PtJ)

Förderkennzeichen

  • 03XP0316A

Zuwendungsgeber

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)