Batterieproduktion: Innovations- und Digitalisierungskonzepte

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Webinar / 24.06.2021

Eine der wichtigsten Komponenten und die Schlüsseltechnologie für die Elektromobilität ist die Batterie. Heute ist Asien mit 80 Prozent der weltweiten Produktionskapazitäten der größte Akteur in der Li-Ionen-Batterieproduktion. Trotz der Dominanz Asiatischer Batteriezellhersteller, wird erwartet, dass Europa bis 2030 ein Viertel der weltweiten Produktionskapazität verantworten wird.

Sowohl große Hersteller als auch KMUs kämpfen darum, Zellchemien und Fertigungsstrategien zu entwickeln, um leistungsfähige, kostengünstige und nachhaltige Batteriezellen zu produzieren. Die Digitalisierung in der Produktion wird als revolutionärer Ansatz zur Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit und der Präzision betrachtet. Digitalisierungswerkzeuge zielen darauf ab, die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen, die Produktionsqualität zu steigern und Produktionsverluste zu reduzieren. 

Auf der anderen Seite sind Lithium-Ionen-Batterien (LIB) zwar weit verbreitet und vielversprechende Kandidaten für zukünftige Anwendungen, leiden aber unter der Verfügbarkeit von Rohstoffen, Sicherheitsbedenken und begrenzter Energiespeicherkapazität. Unter Berücksichtigung dieser Bedenken müssen auch die nächste Generation von Lithium-Ionen-Batterien (z. B. Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien) in Betracht gezogen werden.

Der Schwerpunkt dieses Webinars liegt auf der Digitalisierung der Batterieproduktion. Hier werden schnelle, innovative und zuverlässige Produktionsoptionen (inkl. Traceability) vorgestellt. Das vermittelte Wissen umfasst außerdem eine Einführung in Batterierohstoffe und die Batteriesysteme der nächsten Generation mit dem Fokus auf Festkörpersysteme.

Themen

  • Digitalisierung in der Batterieproduktion
  • Traceability: Rückverfolgungskonzepte für Lithium-Ionen-Zellen
  • Batterierohstoffe: Chancen und Risiken
  • Vergleich von Batteriezelle 21700 vs 18650
  • Nächste Generation von Lithium-Ionen Batterien: Festkörperbatterien

Zielgruppe

Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen im Themenfeld Batterie- und Komponentenherstellung und Recycling, die einen umfassenden Überblick über die relevanten Wissensgebiete erhalten möchten.

Qualifikationsziele

Die Teilnehmender sind nach diesem Workshop in der Lage die allgemeinen Potentiale der Digitalisierung in der Batterieproduktion zu bewerten. Neben dem Aufzeigen allgemeiner IT-Systemlandschaften für die Digitalisierung werden den Teilnehmern spezielle technische Lösungen, wie bspw. die Traceability oder der Digitale Zwilling, aufgezeigt, Entwicklungsstände eingeordnet, Einsatzszenarien diskutiert und Implementierungen vorgestellt. Das Webinar bietet darüber hinaus Einblicke in das Thema Rohstoffkritikalität und zeigt Lösungen für eine digital unterstützte Due Diligence und Risikobewertung von Sourcing Strategien für Batteriematerialien. Abschließend weitet das Webinar den Blick auf die nächste Generation von Lithium-Ionen Batterien, deren Leistungsvermögen und produktionstechnische Herausforderungen. Die Potentiale der Digitalisierung wird in diesem Zusammenhang insbesondere mit Bezug auf die erforderliche schnelle Skalierung der Produktionstechnologien vorgestellt und mit den Teilnehmern diskutiert.

09:30 Uhr − 10:00 Uhr Max Weeber

Begrüßung und Vorstellung des Zentrums für Digitalisierte Batteriezellenproduktion (ZDB)

 

10:00 Uhr − 10:15 Uhr Dr. Duygu Karabelli Kaus

Verbundprojekt DigiBattPro4.0 BW

 

10:15 Uhr − 11:00 Uhr Marc Entenmann

Session 1: Batterieproduktion: Elektroden- Zellenherstellung

  • Überblick: LIB Kathodenaktivmaterialien (D. Kaus, IPA)
  • Elektrodenbeschichtung (M. Entenmann, IPA)
  • Batteriezelle 18650 vs 21700  (Rares-Scurtu, ZSW)

 

11:00 Uhr − 11:15 Uhr Kaffeepause

 

11:15 Uhr − 12:00 Uhr Michael Oberle

Session 2: Digitalisierung in der Batterieproduktion

  • Aktueller Stand der Digitalisierung der Batteriefertigung (M. Oberle, IPA)
  • IT-Systemlandschaft für die Batterieproduktion (O. Yesilyurt, IPA)
  • Modellierungs- und Simulationsverfahren in der   Produkt- und Prozessentwicklung (M. Weeber, IPA)
  • Digital Twins für Batteriesysteme (S. Singh, IPA)

 

12:00 Uhr − 12:45 Uhr Günther Riexinger

Session 3: Integration von Digitalisierungskonzepten

  • Digitales Qualitätsmanagement (J. Lips, IPA)
  • Traceability: Rückverfolgungskonzepte für Lithium-Ionen-Zellen (G.Riexinger, IPA)
  • Implementierung von Digitalisierungslösungen im operativen Produktionsumfeld (F. Mayer, VARTA)

 

12:45 Uhr − 13:15 Uhr Mittagspause

 

13:15 Uhr − 13:45 Uhr Steffen Kiemel

Session 4: Batterierohstoffe: Chancen und Risiken

  • Rohstoffkritikalität von Kathodenmaterialien und Möglichkeiten zur Substitution (S.Kiemel, IPA)
  • Nachhaltige Verfügbarkeit von Battery-Grade Lithium (Dr. F. Stubhan, E. Ruiz, ACI Systems)

 

13:45 Uhr − 14:15 Uhr Prof. Kai Peter Birke

Session 5: Nächste Generation von Lithium-Ionen Batterien: Festkörperbatterien

  • Eine Übersicht über Leistung und Kosten von ausgewählten Festkörperelektrolyten (D.Kaus, IPA)
  • Festkörperbatterien: Scale-Up Challenge (K.P.Birke, IPA)

 

14:15 Uhr Max Weeber, Dr. Duygu Karabelli Kaus

Zusammenfassung und Abschlussdiskussion

 

Dr. Duygu Karabelli Kaus

Seminarleiterin
Senior Researcher, Projektleiterin
Zentrum für digitalisierte Batterieproduktion
Fraunhofer IPA

 

Prof. Dr.-Ing. Kai Peter Birke

Abteilungsleiter
Zentrum für digitalisierte Batterieproduktion
Fraunhofer IPA

 

Dr. rer. nat. Marc Entenmann

Gruppenleitung
Pigmente und Beschichtungen
Fraunhofer IPA

 

Steffen Kiemel

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Nachhaltige Produktion und Qualität
Fraunhofer IPA

 

Jonas Lips

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Nachhaltige Produktion und Qualität
Fraunhofer IPA

 

Fabian Mayer

Software Communication Specialist
VARTA Microbattery GmbH

 

Michael Oberle

Gruppenleitung
Daten- und Anwendungsdienste für die digitale Produktion
Fraunhofer IPA

 

Günther Riexinger

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Fabrikplanung und Produktionsmanagement
Fraunhofer IPA

 

Rares George Scurtu

Senior Scientist
Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)

 

Soumya Singh

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Zentrum für digitalisierte Batterieproduktion
Fraunhofer IPA

 

Dr. Frank Stubhan

CTO
ACI systems GmbH

 

Max Weeber

Gruppenleiter
Zentrum für digitalisierte Batterieproduktion
Fraunhofer IPA

 

Ozan Yesilyurt

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Kompetenzzentrum DigITools
Fraunhofer IPA

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