Automatisierte Fertigung von Einzelblattstapeln in der Lithium-Ionen-Zellproduktion

Die größte Herausforderung beim Ausbau erneuerbarer Energien durch speicherstationäre Systeme und der flächendeckenden Umsetzung von Elektromobilitätskonzepten stellt die Bereitstellung von leistungsfähigen Energiespeichern in Form von Lithium-Ionen-Zellen dar. Für deren Herstellung gelten hohe Qualitätsanforderungen, weshalb derzeit aufwändige Prozesse und Maschinen zum Einsatz kommen, die zu hohen Fertigungskosten führen.

Besonders bei der Bildung des Zellstapels aus den Funktionsschichten Anode, Kathode und Separator, der die leistungsbestimmende Komponente einer Zelle darstellt, werden in aktuellen Maschinen sehr viele Qualitätssicherungsschritte unter Zuhilfenahme aufwändiger Sensorik durchgeführt. Weil die Zellstapelbildung zudem in einem Trockenraum stattfinden muss, gilt sie als einer der kostenintensivsten Prozessschritte.

Das Ziel dieser Arbeit war deshalb die methodische Entwicklung, prototypische Umsetzung und Erprobung eines produktiven und wirtschaftlichen Maschinenkonzepts für die automatisierte Produktion von qualitativ hochwertigen Zellstapeln nach dem Prinzip der sogenannten Einzelblattstapelbildung.

Mit der in dieser Arbeit entwickelten Lösung steht damit ein Produktionsverfahren zur Verfügung das es erlaubt, qualitativ hochwertige Zellstapel von Lithium-Ionen-Zellen nach dem Fertigungsverfahren der Einzelblattstapelbildung für den Einsatz in Elektromobilitätsanwendungen oder in stationären Speichern herzustellen. Dabei konnte die Komplexität der Anlagentechnik durch die Anwendung des funktionsintegrierten Fertigungsprinzips, gegenüber dem Stand der Technik, reduziert werden und damit ein Beitrag zur Kostensenkung von Lithium-Ionen-Zellen geleistet werden.