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Epic – Erhöhung der Durchsatzgeschwindigkeit in der Elektrodenproduktion durch ein innovatives Trocknungsmanagement

Fördergeber: BMBF

Ansprechpartner : Fabienne Huttner, Thomas Loellhoeffel

Ziel des Gesamtvorhabens:

Ziel des Gesamtvorhabens Epic ist die Reduzierung der Produktionskosten von Batterieelektroden durch eine Steigerung der Trocknungsgeschwindigkeit um mindestens 50 % und eine Senkung der Energiekosten bei der Trocknung um mindestens 20 % gegenüber dem aktuellen Stand der Technik. Erreicht wird dies durch die Verwendung innovativer Trocknungstechnologien und eine wissensbasierte Auslegung der Prozessführung bei der Trocknung, eine energetisch und qualitätsmäßig bestmöglich realisierte Nachtrocknung und ein materialsystemspezifisch angepasstes Feuchtemanagement entlang der Prozesskette von der Trocknung bis zur Zellassemblierung. Daraus ergeben sich ein erhebliches Kosteneinsparpotenzial und eine entscheidende Verbesserung der Umweltbilanz, was den Batterieproduktionsstandort Deutschland im internationalen Wettbewerb stärkt. In einem Zwischenschritt auf dem Weg zu einer industriellen Massenfertigung sollen die Projektergebnisse direkt in die Planung der Forschungsfabrik (FFB) einfließen, um dort eine bezüglich Kosten, Qualität und Umweltschutz bestmögliche Elektrodentrocknung zu gewährleisten.

Ziele und Aufgaben des iPAT

Das Ziel dieses Teilprojekts ist zum einen die Untersuchung neuartiger Trocknungsverfahren von Batterieelektroden und deren effiziente Kombination mit der bestehenden konvektiven Trocknung oder alleiniger Nutzung. Ziel ist die wissensbasierte Optimierung im Pilotmaßstab zur deutlichen Steigerung der Prozessgeschwindigkeit und Produktqualität. Zum anderen wird der Einfluss des Taupunktes auf die Anfangsbeladung, die Nachtrocknung sowie die Rückbefeuchtung getrockneter Elektroden im Sinne eines ganzheitlichen Feuchtemanagements entlang der Prozesskette (von nasser bis nachgetrockneter Elektrode und in der Zelle verbauter Elektrode) zur Festlegung von Grenzwerten für Feuchtebeladungen von Zellkomponenten sowie zur Identifikation von Kosteneinsparpotentialen und Prozess und Qualitätsverbesserungen analysiert. Das Teilprojekt konzentriert sich hierbei auf die Evaluierung skalierbarer Prozesse im TRL-Level 4-5, bei der Nachtrocknung noch im kleineren Maßstab. So tragen die wissenschaftlichen Prozessstudien und -ergebnisse zur Prozessauslegung und –optimierung der Trocknung und Nachtrocknung bei, die in ihrer industriellen Reife in der FFB weiterentwickelt und so direkt und in hoher Reife in die Industrie überführt werden können.
 
Projektinformationen:

  • 3 Jahre Laufzeit (01.07.2020 – 30.06.2023)
  • BMBF (03XP0295B)
  • Fördersumme: 1.301.031,68 € (TU BS)
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    Projektpartner

  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT) – Institut für Thermische Verfahrenstechnik, Bereich Thin Film Technology (TFT)
  • Technische Universität Braunschweig – Institut für Füge- und Schweißtechnik (ifs)
  • Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)
  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT) – wbk Institut für Produktionstechnik

  • AG – Mitarbeiter

    Aktuelle Projekte
    S²taR – Development of All-Solid-State Battery Recycling Processes mehr

    BaSS – BatterieSicherheitsStandardisierung mehr

    3D-SSB – 3D-Strukturierung von Solid-State Kathoden zur Erhöhung der Leistungs- und Energiedichte mehr

    DaLion – Datamining in der Produktion von Lithium-Ionen Batteriezellen mehr

    eKoZell – Umwelt- und Kostenbewertung, Modell- und Kommunikationsmanagement für das Kompetenzcluster Batteriezellproduktion – Begleitprojekt zum ProZell Cluster (eKoZell) mehrmehr

    EVOLi²S – Evaluierung der technisch wirtschaftlichen Vorteile des Open-Cell-Moduls bei Lithium-Ionen und Lithium-Schwefel Batterien im Hinblick auf stationäre und mobile Anwendungen mehr

    FesKaBat – Feststoff-Kathoden für zukünftige Hochenergie-Batterien mehr

    FestBatt – Kompetenzcluster Festelektrolyte und Feststoffbatterien mehr

    HighEnergy – Fertigung und Simulation hochkapazitiver, strukturierter Elektroden´ mehr

    LoCoTroP – Low-cost Trockenbeschichtung von Batterieelektroden für energieeffiziente und umweltgerechte Produktionsprozesse mehr

    LiPlanet – Lithiumionen-Batteriezellen Pilotlinien Netzwerk mehr

    LithoRec II more

    Optimale Elektrodenstruktur und -dichte durch integrierte Auslegung von Misch- und Kalandrierprozessen (MiKal) mehr

    MultiDis – Multiskalenansatz zur Beschreibung des Rußaufschlusses im Dispergierprozess für eine prozess- und leistungsoptimierte Prozessführung mehr

    ÖkoTroP – Ökologisch schonende Trockenbeschichtung von Batterie-Elektroden mit optimierter Elektrodenstruktur mehr

    PräLi – Prälithiierung von Elektroden mehr

    ProfiStruk – Prozess- und Anlagenentwicklung zur prozessintegrierten In-line Strukturierung von Li-Elektroden mehr

    ProKal – Prozessmodellierung der Kalandrierung energiereicher Elektroden mehr

    Roll-It – Rolle-zu-Rolle-Intensivnachtrocknung mehr

    Silicon Graphite goes Industry mehr

    KonSuhl – Kontinuierliche Suspensionsherstellung mehr

    LithoRec II
    Leuchtturmprojekt im Forschungsfeld der Elektromobilität

    S-ProTrak – Forschung für effiziente Produktionstechnik mehr

    Sim4Pro – Digitalisierungsplattform – Simulation für die Batteriezellproduktion mehr

    ZiLsicher – Zink-Luft-Akkumulator als sicherer elektrochemischer Speicher für emissionsarme und explosionsgeschützte Industriebereiche mehr

    Abgeschlossene Projekte
    Akuzil – Entwicklung von Materialien und Komponenten für Zink-Luft Sekundärelemente unter Berücksichtigung von Systemrestriktionen und Systemoptionen mehr

    BenchBatt – Prozesstechnische Energie-Optimierung und Validierung von Lithium-Ionen- und Lithium-Schwefel-Batterieelektroden mehr

    GEENI – Graduiertenkolleg Energiespeicher und Elektromobilität Niedersachsen mehr

    iFaab – Untersuchung von Fertigungskonzepten zur automatisierten Herstellung von Batteriezellen mehr

    Insider – Auf Anionen-Interkalation basierende Dual Ionen Energiespeicher mehr

    LithoRec – Recycling von Lithium-Ionen-Batterien mehr

    LithoRec II – Leuchtturmprojekt im Forschungsfeld des Lithium-Ionen Recyclings more

    LiVe – Lithium-Verbundstrukturen mehr

    Hochschuloffensive eMobilität für die Fort- und Weiterbildung – Mobilität elektrisch erleben, erfahren, erlernen! (MOBIL4e) mehr

    ProLiEMo – Produktionsforschung für Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien für ElektroMobilität  mehr

    EFRE/BLB mehr

    SafeBatt – Aktive und passive Maßnahmen für eigensichere Lithium-Ionen-Batterien mehr

    Verfahrenstechnische Entwicklung von Elektroden und deren Herstellungsprozess für innovative Hochleistungsbatterien mehr