Další vývoj výroby elektrod

Hliníková fólie je kontinuálně pokryvána směsí pomocí štěrbinové trysky. © Studio Wiegel / Měděná fólie je kontinuálně pokryvána směsí pomocí štěrbinové trysky. © Studio Wiegel

Potahovaná fólie je podrobena přesné kontrole kvality a je stočena. © Studio Wiegel / Potahovaná fólie je podrobena přesné kontrole kvality a je stočena. © Studio Wiegel

Výzkumná výroba bateriových článků testuje v „AlexProWerk“ jednotlivé kroky výroby bateriových článků. © Alexianer Werkstätten / Výzkumná fabrika bateriových článků testuje procesní kroky výroby bateriových článků v „AlexProWerk“. © Alexianer Werkstätten

Fraunhoferova výzkumná výroba článků baterií (FFB) zahájila své výzkumné aktivity v Münsteru. Zaměstnanci Fraunhoferovy společnosti a centra výzkumu baterií MEET na Westfálské Wilhelmské univerzitě (WWU) Münster uvedli do provozu v „FFB Workspace“ smíšenou a lakovací linku pro testování výroby elektrod. Cílem je další rozvoj plně kontinuálního smíchacího procesu s ohledem na materiál elektrod, procesy a digitalizaci. S infrastrukturou v čisté místnosti v „AlexProWerk“ může výzkumná výroba článků baterií provádět první výzkumné zakázky od průmyslu.

„Naším cílem je optimalizace receptury elektrod a výrobních kroků míchání a lakování s ohledem na kvalitu článku,“ vysvětluje profesor Fritz Klocke, výkonný ředitel výzkumné výroby článků baterií. „Výrobní proces má tímto způsobem být spolehlivější a efektivnější. Nově vybudovaná infrastruktura je pro nás důležitým krokem k otestování výrobních kroků a využití získaných poznatků pro další rozvoj výzkumné výroby článků baterií.“

Optimalizace plně kontinuálního smíchacího a lakovacího procesu

U inovativního procesu plně kontinuálního míchání v výrobě elektrod pro články baterií se materiály, které se používají k lakování katody a anody, míchají v průběžném procesu a neustále se přivádějí na lakovací linku. Výzkumníci výzkumné výroby článků baterií zkoumají přitom výrobu pasty pro elektrody. Tyto studie se týkají jak vlastností pasty, tak chování relevantních částí zařízení.

Důsledná digitalizace těchto výrobních procesů podpoří výzkumnou práci. Pomocí digitálních simulací identifikují výzkumníci příčinně důsledkové vztahy relevantních procesních parametrů s ohledem na kvalitu článku. Vyvíjejí výkonné metody pro připojení a síťové propojení strojů a pro sběr a analýzu dat. Tyto poznatky jsou dále začleněny do budování digitální továrny, která vznikne jako „digitální dvojče“ výzkumné výroby článků baterií.

Nové chemie článků

Výzkumníci z centra výzkumu baterií MEET na WWU Münster pracují v „FFB Workspace“ na vývoji a optimalizaci takzvaných receptur na suspenzi (Slurry) pro elektrody vysoké energie a vysokého výkonu. Suspenze je pasta, kterou se poté lakuje měděná fólie elektrody po smíchání. Dále tým kolem profesora Dr. Martina Wintera a Dr. Falka Schappachera v budoucnu vyvíjí receptury pro nové chemie článků, aby výzkumná výroba článků baterií mohla pokrýt co nejširší spektrum chemických složení pro různé průmyslové oblasti. „Tým MEET je specializován na technologii a výrobu bateriových článků s důrazem na vývoj past, chemické procesy, materiály a vlastnosti, stejně jako na výrobu článků,“ říká Dr. Falko Schappacher, obchodně technický ředitel centra výzkumu baterií MEET na WWU Münster. „S tímto know-how klademe důležitý základ pro práci v FFB Workspace.“

Inkluzivní výzkum

Výzkumná výroba článků baterií provozuje smíšenou a lakovací linku v čisté místnosti v „AlexProWerk“ společnosti Alexianer Werkstätten Münster. Zaměstnanci společnosti Alexianer Werkstätten mají být dále školeni a aktivně se podílet na vzorové výrobní lince. Kontrola procesů, laboratoř, balení a skladování jsou některé oblasti, ve kterých mohou zaměstnanci z Alexianer Werkstätten působit. Celkem je pro tým výzkumu určeno pět až osm pracovních míst pouze pro dílny. „V podstatě jsme si přivedli inkluzivního zaměstnavatele do vlastního domu,“ vysvětluje Norbert Mussenbrock, ředitel společnosti Alexianer Werkstätten. „Obvykle naši kolegové s postižením vstupují do firem jako jednotlivci nebo pracovní skupiny a obsazují tam integrovaná pracovní místa.“ Inkluzivní pracovní místa mají být zachována i při přesunu výzkumu baterií do nového objektu v Hansa-BusinessParku.

Kombinace laboratoře a výroby

Koncept výzkumné výroby článků baterií (FFB) předpokládá kombinaci laboratoře a výroby pro různé formáty bateriových článků – kulaté články, prizmátové články a pouchové články. Zaměstnanci FFB zkoumají podle potřeby jednotlivé výrobní kroky nebo celý výrobní řetězec.

Optimalizace výroby bateriových článků je založena na různých kritériích, mimo jiné na materiálu, energetické a zdrojové účinnosti či snižování nákladů. Společně s partnery projektu z centra výzkumu baterií MEET na WWU Münster a z katedry PEM na RWTH Aachen vytváří Fraunhoferova společnost infrastrukturu, která umožní malým, středním a velkým podnikům, ale i výzkumným institucím, testovat, realizovat a optimalizovat výrobu nových baterií v blízkosti sériové výroby.

FFB má být v Münsteru centrem moderní a škálovatelné výroby bateriových článků pro Německo a Evropu. Aby mohla výroba v Německu v budoucnu efektivněji, levněji a v nejvyšší kvalitě poskytovat nové technologie baterií, podporuje Spolkové ministerstvo školství a výzkumu a spolková země Severní Porýní-Vestfálsko výstavbu výzkumné výroby článků baterií s celkovým rozpočtem až 680 milionů eur.