Industrie-4.0-Befüllprozesse für hochsichere Lithium-Ionen-Batterien

In Kürze

Im Projekt »DosiHiLyte« wird eine industrie-4.0-taugliche Befüllanlage für hochsiedende Elektrolyte in zylindrischen Lithium-Ionen-Zellen entwickelt. Ziel ist es, sichere und nachhaltige Batterietechnologien durch präzise, skalierbare Produktionsprozesse industriell nutzbar zu machen.

Im Detail

DosiHiLyte adressiert eine zentrale Herausforderung moderner Batteriezellfertigung: die industrielle Befüllung hochviskoser, hochsiedender Elektrolyte in zylindrische Rundzellen. Diese Elektrolyte bieten deutliche Vorteile hinsichtlich thermischer Sicherheit und Umweltverträglichkeit, sind jedoch prozesstechnisch schwer beherrschbar.

Im Projekt wird eine durchgängige Lösung aus Material, Prozess und Digitalisierung entwickelt:

• Befüllanlage und Prozessentwicklung: Entwicklung einer automatisierten, formatflexiblen Anlage für 21700- und 4680-Rundzellen mit hochpräziser Dosierung und kontrollierter Benetzung 
• Material- und Zelldesign: Optimierung von Elektrolyten sowie Anpassung von Elektroden, Separatoren und Kontaktierungsdesigns für verbesserte Zugänglichkeit und Performance  
• Prozessverständnis: Experimentelle und modellbasierte Untersuchung des Benetzungsverhaltens hochviskoser Elektrolyte in großformatigen Zellen 
• Digitalisierung: Aufbau eines digitalen Zwillings zur Simulation, Überwachung und Optimierung des Befüllprozesses im Sinne eines Industrial Metaverse 
• Sensorik und Qualitätssicherung: Integration von Druck-, Temperatur- und Durchflussmessungen für stabile, reproduzierbare Prozesse 

Das Fraunhofer IPA bringt seine Expertise in der digitalisierten Batteriezellproduktion ein – insbesondere in den Bereichen Prozessentwicklung, Zellbau, Charakterisierung und digitale Zwillinge. 

Ziel ist eine industrienahe, übertragbare Lösung, die sichere Elektrolyte erstmals in großem Maßstab nutzbar macht und damit neue Perspektiven für stationäre Energiespeicher eröffnet.