Technologien für eine nachhaltige Batterieproduktion

Strategien für eine nachhaltige Wertschöpfung

Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus unterstützen wir dabei, passende Technologiestrategien für den Batteriemarkt zu entwickeln: Wir analysieren den Status Quo Ihres Unternehmens und Ihre strategischen Ziele im Batteriemarkt. Indem wir Kriterien für eine Technologiebewertung festlegen, die alle wesentlichen Potenziale und Risiken einbeziehen, schaffen wir eine solide Informationsbasis für die Auswahl von Batterietechnologien.

Unsere Empfehlungen zur operativen Planung und Umsetzung helfen Ihnen, Ihre Wettbewerbsposition zu stärken. Gemeinsam mit Ihnen identifizieren und bewerten wir Innovationen entlang des Wertschöpfungskreislaufs der Batterie und unterstützen Sie bei der strategischen Ausrichtung Ihrer Produktion im Markt.

Unsere langjährige Erfahrung in Industrieprojekten und die neuesten Erkenntnisse der anwendungsorientierten Forschung ermöglichen es uns, Ihnen ein passgenaues Konzept und den Prozess zur Erstellung Ihrer Technologiestrategie bereitzustellen.

Mit Sondermaschinen die Produktion skalieren

Erste Batteriezellfertigung oder Re-Manufacturing: Wir bringen das Know-how über den gesamten Batteriekreislauf mit, um Unternehmen bei der Skalierung neuer Prozesse zu unterstützen – vom Labormaßstab bis in die Serienproduktion.

Wir entwickeln Sondermaschinen und Module, die die neuen Produktionsaufgaben lösen – etwa die mobile, automatisierte Demontage von Batteriesystemen, die Lasertrocknung der Elektrodenbeschichtung in Lithium-Ionen-Batterien oder die Elektrodenfertigung für Solid-State-Batterien.

Dabei decken wir sämtliche Arbeitsschritte ab, die erforderlich sind, um die Produktion so schnell wie möglich zu starten: Die Entwicklung der Anlagen- und Produktionskonzepte, die mechanische und elektrische Umsetzung sowie die Inbetriebnahme im Unternehmen vor Ort.

Digitale Produktakte für ein intelligentes Qualitätsmanagement

Wir begleiten Unternehmen bei der Einführung eines Qualitätsmanagements in der Batterieproduktion, auch zur Zertifizierung nach ISO 9001. In enger Zusammenarbeit mit Ihnen entwickeln wir geeignete Konzepte zur Qualitätssicherung. Dabei setzen wir auf die Digitalisierung in der Fertigung. Durch digitale Zwillinge stellen wir beispielsweise sicher, dass die Batterieproduktion über eine lückenlose Dokumentation verfügt. Die Rückverfolgbarkeit gewährleistet ein Traceability-System, das die Fertigungsdaten nicht nur zur Vorhersage wichtiger Qualitätsmerkmale nutzt, sondern auch für weitere Anwendungen im späteren Lebenszyklus im Sinne einer digitalen Produktakte.

Sondermaschinen und Anlagen für die Batterieproduktion

Für den gesamten Wertschöpfungskreislauf der Batterie bieten wir Ihnen die passenden Produktionstechnologien an: Gemeinsam mit unseren Partnern aus Industrie und Forschung entwickeln wir Sondermaschinen und Fertigungsanlagen für die skalierbare Produktion und das Re-Manufacturing konventioneller und neuer Batterietechnologien.

Rolle-zu-Rolle-Elektrodenfertigung

Für die Kalandrierung von Elektroden mit funktionalen Oberflächen entwickeln wir leistungsfähige Rolle-zu-Rolle-Anlagen.

Re-Manufacturing von Batteriepacks

Für den nachhaltigen Einsatz von Batterien bis zum End-of-Life entwickeln wir eine flexible, mobile Automatisierungstechnik zur De- und Remontage von Batteriepacks.

Elektroden trocknen mit dem Laser

Mit Hochleistungsdiodenlasern trocknen wir Elektrodenbeschichtungen für Li-Ionen-Batterien effizient und klimafreundlich.

Digitalisierung des Batterie-Kreislaufs

Die Nachhaltigkeit der Batterietechnologie selbst lässt sich noch stark verbessern. Denn erst wenn Transparenz über die Wertschöpfungszyklen herrscht, wird klar, wie viel klima- und umweltfreundlicher die neuen Technologien im Vergleich zu den konventionellen sind und welche Kosten Sie dafür zahlen müssen – oder vielleicht sogar zusätzlich einsparen können. Auch hier setzen wir auf digitale Lösungen: Für die Lebenszyklusbewertung, die Qualitätsoptimierung und für geeignete Second-Life-Anwendungen von Batteriezellen digitalisieren wir den Wertschöpfungskreislauf der Batterie und erhalten so aussagekräftige Kennzahlen für eine realistische Bewertung von Nachhaltigkeit und Kosteneffizienz Ihrer Produktion.

Zellzustand überwachen

Mit integrierter Fasersensorik bestimmen wir den Zustand von Batteriezellen, um vorzeitige Alterung zu verhindern, die Lebensdauer zu verlängern und rechtzeitig Wartungen durchzuführen.

Traceability-System zur Qualitätsvorhersage

Wir entwickeln ein System zur Datenverfolgung in der Montage und Anwendung von Batteriepacks, um die Qualitätsprognose und Wiederverwendung von Batterien zu erleichtern.

Digitaler Zwilling
der Batteriefertigung

Mit Digitalen Zwillingen lassen sich Eigenschaften von Batteriezellen im Produktionsprozess rückverfolgen, die Effizienz der Produktionsanlagen steigern und der Ressourceneinsatz verringern.

Erfolgreich in der Industrie umgesetzt

Maschinenentwicklung für die Produktion von Festkörperzellen für den Automobilbereich

 

Ziele

  • Entwicklung, Montage und Inbetriebnahme einer Sondermaschine für die Produktion von Festkörperzellen (engl. all-solid-state battery, ASSB) für die automobile Anwendung
  • Produktion von ASSB-Zellen in kleinem Maßstab

Vorgehen

  • Anforderungsanalyse: Zell-Randbedingungen, Umgebungs-Randbedingungen, Szenario-Definition, Prozess-Definition, Schnittstellen-Definition
  • Rolle-zu-Rolle-Konzept (R2R): Bahnführung, Spanneinheit, Ausrichtungseinheit, Sensoreinheiten, Prozesseinheiten, Mikroumgebung
  • Konzept für die Steuerung der R2R-Maschine
  • Mechanische Definition der R2R-Module, elektrische Definition der R2R-Module
  • Konstruktion der Sondermaschine, Bestellung von Komponenten und Bauteilen, Montage
  • Programmierung und Implementierung der Steuerung, Digitalisierung der relevanten Prozessparameter, Graphical User Interface
  • Anfahren und Inbetriebnahme, Zertifizierung und erste Prozessversuche

Ergebnisse

  • Sondermaschine für ASSB-Produktion in Betrieb genommen und versandt
  • Erste Prozessversuche für ASSB-Zellen

Referenz

Automobil-OEM, 2023

Trockenbeschichtung für die Zellherstellung

 

Ziele

  • Identifikation unterschiedlicher Technologien zur Trockenbeschichtung
  • Analyse von Technologiealternativen und Empfehlung von Schwerpunkttechnologien zur weiteren Prüfung
  • Kontaktaufbau in Industrie und Forschung
  • Training On-the-Job für einen projektbeteiligten Mitarbeiter des Kunden

Vorgehen

  • Erfassung der Ausgangssituation einschließlich bekannter und gewünschter Technologien, Definition der Anforderungen an die Technologien
  • Analyse verschiedener Trockenbeschichtungstechnologien: Eckdaten, Erstbewertung, Anbieter-Screening
  • Auswahl von drei Technologien für die Empfehlung des weiteren Vorgehens

Ergebnisse

  • Beschreibung von 15 Technologien in den vier Clustern »Pulverbeschichtung«, »Direktkalandrierung«, »Extrusion« und »Andere«
  • Branchenkarte: Hersteller von Trockenbeschichtungsanlagen und Komponenten

Referenz

Zellhersteller, 2022

Zukünftige Batteriezelltechnologien – Überblick und Analyse

 

Ziele

  • Technologieübersicht und Charakterisierung zukünftiger Batteriezellen
  • Analyse wichtiger zukünftiger Batteriezelltechnologien
  • Abschätzung der erforderlichen Produktionsprozesse, des Equipments und der Lieferanten im Vergleich zu aktuellen Batteriezelltechnologien

Vorgehen

  • Erstellung einer Übersicht über aktuelle und zukünftige Batteriezelltechnologien und ihren Entwicklungsstand unter Berücksichtigung neuester Forschungsergebnisse
  • Untersuchung der Vor- und Nachteile der Batteriezelltechnologien im Vergleich zum Stand der Technik sowie Ermittlung relevanter Akteure in Forschung und Industrie
  • Detaillierte Beschreibungen und technologische Konzepte für ausgewählte Batteriezelltechnologien einschließlich technischer Parameter für gewünschte Anwendungen
  • Analyse der Produktionsprozesse für die Zelltechnologien im Vergleich zu aktuellen Prozessen der Lithium-Ionen-Batterieproduktion einschließlich TRLs und MRLs

Ergebnisse

  • Breiter Überblick über Produkttechnologien
  • Detaillierte Profile der zukunftsrelevanten Batteriezelltechnologien

Referenz

Automobilindustrie, 2021