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InTenZ – Intensive Nachtrocknung von Komponenten für Lithium-Ionen-Zellen in diskontinuierlichen Trockenöfen

Fördergeber: AiF

Ansprechpartner : Fabienne Huttner

Motivation
Die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) umfasst eine Vielzahl komplexer Prozessschritte und ist verschiedenen internen und externen Einflüssen ausgesetzt. Daher sind hochreproduzierbare Fertigungsprozesse und strenge Qualitätskontrollen erforderlich, um den wachsenden Anforderungen an Leistungsperformance und Sicherheit gerecht zu werden. In diesem Zusammenhang stellt die Feuchtigkeit eine äußerst kritische Kontamination dar, da die Zelllperformance von LIBs maßgeblich durch den Restfeuchtegehalt der Zellkomponenten beeinflusst wird. Neben der Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit kann Restfeuchte in den Batteriezellen zur Zelldegradierung führen. Zudem kann sie die Ausbildung einer effektiven Solid Electrolyte Interface (SEI) verhindern, die benötigt wird, um das Anodenaktivmaterial vor direktem Kontakt mit dem Elektrolyten zu schützen. Deshalb müssen Elektroden und Separatoren für LIBs direkt vor der Zellmontage nachgetrocknet werden, um den Feuchtigkeitsgehalt in den Zellen unter ein kritisches Niveau zu senken.

Projektbeschreibung:

In diesem Projekt wird die material- und energiesparende Nachtrocknung ganzer Coils in Vakuum-Trockenschränken betrachtet. Hinsichtlich der Gestaltung und des Layouts des Nachtrocknungsprozesses ergeben sich zahlreiche Fragen, aus denen sich die wissenschaftlich-technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen dieses Forschungsprojektes ableiten lassen.
Im Rahmen von InTenZ erfolgen daher systematische experimentelle und theoretische Untersuchungen des Wärme- und Stoffübergangs mit den folgenden Zielen:

  • Entwurf und Konstruktion von Vakuum-Trockenschränken auf bestmögliche Weise
  • Vorhersage des Nachtrocknungsprozesses mit maximaler Effizienz in Bezug auf Zeit und Energieverbrauch in Abhängigkeit von der Elektrodenstruktur und der Wickelgeometrie
  • Schwefel-Kathoden im kontinuierlichen Maßstab herstellen und mit Trends der aktuellen Forschung vergleichen
  • Vorhersage des Einflusses der Nachtrocknung auf die Elektrodeneigenschaften und die Restfeuchte in Abhängigkeit von den Trockenraumbedingungen
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    Projektpartner
    Karlsruher Institut für Technologie (KIT) – Institut für Thermische Verfahrenstechnik, Bereich Thin Film Technology (TFT),
    Hochschule Landshut – Technologiezentrum Energie (TZE), Fakultät Maschinenbau


    AG – Mitarbeiter

    Aktuelle Projekte

    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