Battery Plant Technology: wirtschaftliche Batteriefertigung

Hohes Tempo – äußerste Präzision

Was im allgemeinen Sprachgebrauch die Batterien eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs sind, bezeichnen Fachleute als Batteriesysteme oder Packs. Sie bestehen aus Batteriemodulen und zusätzlichen Komponenten wie Elektronik, Kühlung und Schutzeinrichtungen. Batteriemodule wiederum bestehen aus einzelnen Batteriezellen, die sich – vereinfacht gesagt – aus hauchdünnen, beschichteten Elektrodenfolien sowie aus ebenso dünnen Separatorenfolien und Elektrolyten zusammensetzen. Ein weites Feld also, das durch unterschiedliche Zelltypen wie Rund-, Beutel- (Pouch) oder prismatische Zellen nicht unbedingt übersichtlicher wird.

Die wirtschaftliche Batteriefertigung ist ein Feld, dessen Bearbeitung dringend Fortschritte benötigt. Voraussagen, wie genau sich der Markt für Hybrid- und Elektrofahrzeuge künftig entwickeln wird, sind in etwa so unterschiedlich wie die Analysten und Forschungsinstitute, die sie herausgeben. Fest steht allerdings, dass Automobilhersteller inzwischen Batterien in Stückzahlen brauchen, die sich mit den bisherigen Produktionsweisen jedenfalls zu wirtschaftlichen Kosten nicht mehr darstellen lassen.

Die Herstellung der Batteriezelle erfordert äußerste Präzision

Eine große Herausforderung stellt die Herstellung der eigentlichen Batteriezelle dar. Die mechanischen Vorgänge, um die es dabei geht – Beschichten, Schneiden, Stapeln, Wickeln oder Packen – wirken nur auf den ersten Blick einfach. Anspruchsvoll ist, dass diese Vorgänge nicht nur automatisiert und schnell, sondern auch mit äußerster Präzision ablaufen müssen. Ein Beispiel ist die Beschichtung der Trägerfolien für das Elektrodenmaterial: Für die Anode wird zum Beispiel Graphit auf Kupfer aufgetragen, für die Kathode sind es Lithium-Oxide auf Aluminium. Die Folien, die selbst nur rund zehn Mikrometer dünn sind, brauchen eine gleichmäßige Schichtdicke zwischen 150 und 300 Mikrometer.

Im eigenen Technikum im sächsischen Hohenstein-Ernstthal erproben wir die komplette Batterieproduktion von der Zelle bis zum System. Hier legen wir die Grundlagen für die Planung und Konstruktion der Fertigungslinien.