Forschungsprojekt "HoWaLIB - Hochskalierung der Walzenstrukturierung in der Elektrodenproduktion für Lithium-Ionen-Batterien" gestartet

Vreden / Überregional. Das Forschungsprojekt "HoWaLIB", an dem vier Projektpartner aus Industrie und Forschung beteiligt sind, entwickelt ein Verfahren zur gezielten Oberflächenmodifikation von Elektroden auf Basis der Walzenstrukturierung. Diese skalierte Technologie ermöglicht leistungsfähigere Batteriespeicher bei gleichbleibender Menge an aktivem Material. Damit unterstützt sie die Schonung wertvoller Ressourcen und trägt zu einer nachhaltigeren und kostengünstigeren Massenproduktion von Lithium-Ionen-Batterien sowie zur Stärkung der europäischen Wettbewerbsfähigkeit im Batteriesektor bei.

Das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München, die Fraunhofer-Einrichtung für Batteriezellenfertigung FFB, Manugy und Matthews International erstellen ein Anlagenkonzept für das gleichzeitige Kalandrieren und Strukturieren von beschichtetem Elektrodenmaterial. Dazu gehört auch die Entwicklung eines kosteneffizienten Verfahrens zur Herstellung von strukturierten Walzen für das Kalandersystem. Die Validierung wird im industrienahen Umfeld des Fraunhofer FBB durchgeführt, um einen schnellen Transfer der Technologie in die industrielle Anwendung zu ermöglichen.

Das Forschungsprojekt "HoWaLIB - Hochskalierung der Walzenstrukturierung in der Elektrodenfertigung für Lithium-Ionen-Batterien" wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 2,5 Millionen Euro gefördert. Das Forschungsprojekt wird von Matthews International koordiniert.

Skalierte Technologie - ressourcenschonend und inline-fähig

Im Zuge des aktuellen Technologiewandels rücken Lithium-Ionen-Batterien als zentrale Komponenten der Energiespeicherung und -bereitstellung in den Vordergrund. Gleichzeitig gewinnt die stetige Verbesserung der zugrundeliegenden Herstellungsprozesse in Bezug auf Nachhaltigkeit, Effizienz und Kostenstruktur zunehmend an Bedeutung.

Das Forschungsprojekt "HoWaLIB" knüpft unmittelbar an die Ergebnisse des Vorgängerprojekts "ProfiStruk - Prozess- und Maschinenentwicklung für die prozessintegrierte Inline-Strukturierung von Lithium-Ionen-Elektroden" an. Im Rahmen des Vorgängerprojekts wurden verschiedene Verfahren zur Oberflächenstrukturierung von Batterieelektroden ohne Verlust von Aktivmaterial erprobt.

Nach elektrochemischen Tests konnte die Walzenstrukturierung als ressourcenschonende Möglichkeit zur Verbesserung der Elektrodenleistung bei gleichbleibendem Aktivmaterialeinsatz identifiziert werden. Ein weiterer Schlüsselfaktor war die Bewertung der Inline-Fähigkeit. Das Walzenstrukturierungsverfahren lässt sich leicht in bestehende industrielle Produktionslinien integrieren.

Im Rahmen des Projekts "HoWaLIB" werden die Forschungspartner das Verfahren skalieren, um dessen Einsatz im deutschen und europäischen Maschinenbau und in der Produktion zu beschleunigen. Basierend auf definierten Referenz- und Zieldesigns für die Elektrode sowie die Batteriezelle wird eine Hochdurchsatz-Kalanderanlage mit strukturierten Walzen konstruiert und gebaut. Dazu gehören auch entsprechende Reinigungs- und Wartungsstrategien im Rahmen eines Inline-Qualitätssicherungskonzeptes. Die Fraunhofer-Einrichtung für Batteriezellfertigung FFB bietet ein industrieähnliches Umfeld für die weitere Validierung und Skalierung der Technologie.

Geförderte Batterieforschung - Investition in die Zukunft und industrielle Wettbewerbsfähigkeit

Eine gezielte und vorausschauende Stärkung der europäischen Wettbewerbsfähigkeit im Batteriesektor, insbesondere gegenüber den asiatischen Märkten, kann nur durch die Entwicklung und erfolgreiche industrielle Umsetzung innovativer Fertigungsverfahren erreicht werden, die die Kostenstruktur der produzierten Zellen optimieren.

"Mit HoWaLIB bringen wir eine Schlüsseltechnologie zur Elektrodenstrukturierung in die industrielle Anwendung und leisten damit einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Batteriezellenproduktion in Europa", erklärt Dr. Anna Zumbülte, Projektkoordinatorin bei Matthews International. "Wir freuen uns, dass die Bedeutung dieser technologisch souveränen Lösung sowie ihr Potenzial für die Massenproduktion von leistungsfähigeren Lithium-Ionen-Batterien von der Bundesregierung erkannt wurde und unser gemeinsamer Forschungsbeitrag gefördert wird."

Die im Forschungsprojekt gewonnenen Kompetenzen stehen im Einklang mit dem wachsenden Bedarf an kosteneffizienten Batteriesystemen und dem erklärten Ziel der Ressourcenschonung in der Zellproduktion. Gleichzeitig tragen sie zur Stärkung des Industriestandortes Deutschland und des europäischen Wirtschaftsraumes bei.

Durch die Möglichkeit, das Verfahren mühelos in bestehende Produktionslinien zu integrieren sowie es zu einem integralen Bestandteil ausgewiesener Anlagen im Gigafactory-Maßstab zu machen, schaffen die Projektergebnisse vielfältige Verwertungsmöglichkeiten und internationale Wettbewerbsfähigkeit.

Das Forschungsprojekt wird unter der Förderkennzahl 03XP0638 A-D durchgeführt, hat eine Laufzeit von drei Jahren und endet am 31. Dezember 2027.