DigiBattPro 4.0 – BW: Digitalisierte Batterieproduktion 4.0

Digitalisierte Batterieproduktion 4.0 mit Kooperationspartner Varta
© Fraunhofer IPA; Foto: Rainer Bez

Die Digitalisierung bietet wichtige Technologien und Werkzeuge – nicht nur für die Entwicklung von massentauglichen und wettbewerbsfähigen Produktionstechnologien, sondern auch für eine lebenszyklusorientierte Bewertung und Optimierung der Produktivität. Digitalisierte Batterieproduktion hat das Potenzial, die Produktqualität von Lithium-Ionen Batteriezellen signifikant zu steigern.

Das Ziel des Projekts »DigiBattPro 4.0 – BW« ist die ganzheitliche Digitalisierung einer Batteriezellenproduktion. Durch die Digitalisierung des Gesamtprozesses soll ein signifikanter Beitrag zur Steigerung und Stabilisierung der Produktqualität von Lithium-Ionen Batteriezellen geleistet werden.

Digitalisierung einer Batteriezellenproduktion

Durch digitalisierte Batterieproduktion soll die Qualität von Lithium-Ionen Batteriezellen signifikant verbessert werden. Dazu nötige Digitalisierungsstrategien wurden während der ersten Projektphase im Bereich der CoinPower-Produktion erforscht und erprobt. Anschließend wird der Übertrag und Ausbau der entwickelten Lösungen auf eine Forschungspilotproduktion zur Fertigung von 21700 Rundzellen angestrebt. Neben dem Themenfeld der Digitalisierung adressiert das Projekt ebenfalls die Entwicklung neuartiger Elektrodenmaterialien. Hierzu bringt das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) seine Expertise bezüglich der Herstellung von Hochleistungselektroden mit in das Projekt ein. Das Ziel ist der Transfer der Elektrodenherstellung vom Labor- in den Pilotmaßstab.

Steigerung und Stabilisierung der Produktqualität durch Digitalisierung der Batteriezellen
© Fraunhofer IPA, TP 3 Leitung: Günther Riexinger & TP-Team Gruppe Fertigungssystemplanung

Projektablauf

Das Forschungsprojekt »Digibatt Pro 4.0 – BW« thematisiert die Digitalisierung der gesamten Prozesskette in einer Batteriezellenproduktion. Dazu werden zusammen mit dem Industriepartner Varta während der ersten Projektphase Digitalisierungsstrategien für die Li-Ionen CoinPower-Fertigung am Standort Ellwangen im entwickelt und erprobt. Anschließend werden die entwickelten Lösungen auf Ihre Übertragbarkeit auf eine Produktion von Li-Ionen 21700 Rundzelle hin überprüft.

Ein besonderes Augenmerk bei der Digitalisierung in der Batterieherstellung gilt der Entwicklung eines durchgängigen Traceability-Konzepts zur Nachverfolgung und Zuordnung von Prozessparametern und Produkteigenschaften. Tracebility-Technologien gelten hierbei als Schlüssel beim Aufbau von durchgängigen Prozess- und Qualitätsmodellen in der Batteriezellenproduktion. Zudem bieten sie eine Datengrundlage zur Steigerung und Stabilisierung der Qualität der produzierten Batteriezellen. Dabei geht es unter anderem um Änderungen in der Batch-Struktur, die mit technischen Herausforderungen für die zellspezifische Rückverfolgbarkeit verbunden sind. Ein ganzheitlicher Ansatz ist erforderlich, um die Informationslücken zwischen den Prozessen zu beseitigen und die Rückverfolgbarkeit von Komponenten und Prozessschritten bis zum fertigen Produkt zu ermöglichen. Daher wurde am Fraunhofer IPA eine Lösungsmorphologie für die technologische Integration von Traceability-Konzepten im Bereich digitalisierte Batterieproduktion entwickelt.

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