Forschungsfabrik am KIT Neue Verfahren für die Kleinserien-Produktion von Lithium-Ionen-Batterien

Fehlende Wirtschaftlichkeit und begrenzte Leistungsfähigkeit behindern derzeit noch den flächendeckenden Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien in stationären Speichern und Elektrofahrzeugen. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist deshalb eine Forschungsfabrik für die Kleinserien-Produktion von Lithium-Ionen-Zellen angelaufen, in der Wissenschaftler neue Produktionstechnologien entwickeln.

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Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Karlsruhe – Sowohl für stationäre Speicher als auch für schnellladefähige Fahrzeugbatterien müssen kostengünstige und leistungsfähige Lithium-Ionen-Zellen zum Einsatz kommen. Daher entwickelt ein Forschungsteam des KIT um Prof. Jürgen Fleischer in der Forschungsfabrik einzelne Fertigungsschritte für deren Herstellung vollständig neu. „Wir verlassen jetzt den Pfad bisher bekannter Fertigungstechnologien und entwickeln völlig neue Produktions- und Integrationsverfahren für Lithium-Ionen-Zellen“, so Fleischer. Die Wissenschaftler des Projekts Competence E am KIT wollen noch unreife Produktionsprozesse in einem frühen Stadium validieren, automatisieren und industrietauglich machen.

Gemeinsam mit dem deutschen Maschinen- und Anlagenbau erforscht das KIT neue Trocknungs-, Beschichtungs- und Kalandriertechniken für Elektrodenmaterialien sowie neue Assemblierungsverfahren für Zellen. So wurde mit dem Kooperationspartner M+W Group in Stuttgart ein neuartiges Trockenraumkonzept umgesetzt, mit dem Lithium-Ionen-Zellen unter extrem trockenen Umgebungsbedingungen gebaut werden können. Dies kommt direkt der Qualität der Zellen zugute. Der Taupunkt, der ein Maß für die Trockenheit der Luft ist, liegt mit fast -80 °C an der Grenze der Luftfeuchtemessgeräte und setzt damit eine neue Bestmarke in der Fertigung von Lithium-Batterien.

Kooperation mit Unternehmen

„Ab sofort sind alle interessierten Unternehmen mit Wertschöpfung in Deutschland eingeladen, die einzigartigen Möglichkeiten dieser Forschungsfabrik zu nutzen“, erklärt Dr. Andreas Gutsch, der das Projekt Competence E koordiniert. Die Palette der Kooperationsmöglichkeiten reicht vom einfachen Zugang zur Produktionsinfrastruktur über gemeinsame Entwicklungen bis zu Auftragsforschung und –entwicklung. Die vom KIT selbst entwickelten Technologien erproben die Unternehmen anhand von Testläufen und Kampagnen in größeren Stückzahlen bis zur Produktionsreife. So können wirtschaftlich vielversprechende Produktionsverfahren identifiziert werden, für die das KIT dann allen in Frage kommenden Unternehmen Lizenzen anbietet.

Die nahezu 1500 m² große Produktionshalle befindet sich auf dem Gelände des Campus Nord des KIT. Die erste Anlagentechnik installierte das Institut bereits im Jahr 2012 – gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft (BMWi). Parallel zum Aufbau der Forschungsfabrik hat das KIT bereits erste Demonstratoren aufgebaut. Im September wird auf der IAA in Frankfurt ein batterieelektrischer Stadtbus als Prototyp vorgestellt.

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