Rozwój produkcji elektrod

Folia miedziana jest ciągle pokrywana zawiesiną za pomocą głowicy szczelinowej. © Studio Wiegel / The copper foil is continuously coated with the slurry using a slit die. © Studio Wiegel

Przeźroczysta folia jest poddawana dokładnej kontroli jakości i nawijana. © Studio Wiegel / The coated film is subjected to a precise quality inspection and wound. © Studio Wiegel

Forschungsfertigung Batteriezelle testuje w „AlexProWerk“ etapy procesu produkcji ogniw bateryjnych. © Alexianer Werkstätten / The Research Fab Battery Cells testuje kroki procesu produkcji ogniw bateryjnych w „AlexProWerk“. © Alexianer Werkstätten

Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) rozpoczęła swoje działania badawcze w Münster. Pracownicy Gesellschaft für Fraunhofer sowie centrum badań nad bateriami MEET przy Uniwersytecie Westfalskim Wilhelms-Universität (WWU) Münster uruchomili w »FFB Workspace« mieszalnię i powłokownię do testowania produkcji elektrod. Celem jest dalszy rozwój pełnoseryjnej metody mieszania w odniesieniu do materiału elektrod, procesów oraz cyfryzacji. Dzięki infrastrukturze w czystej strefie »AlexProWerk« może ona realizować pierwsze zlecenia badawcze przemysłu.

„Naszym celem jest optymalizacja receptur elektrod oraz etapów produkcji mieszania i nanoszenia powłok pod kątem jakości ogniwa”, wyjaśnia profesor Fritz Klocke, kierownik zarządzający Forschungsfertigung Batteriezelle. „Proces produkcji ma stać się bardziej niezawodny i wydajny. Nowo wybudowana infrastruktura jest dla nas ważnym krokiem w testowaniu etapów procesu i wykorzystywaniu uzyskanych wyników do dalszej rozbudowy Forschungsfertigung Batteriezelle.”

Optymalizacja pełnoseryjnej metody mieszania i nanoszenia powłok

W innowacyjnej metodzie pełnoseryjnego mieszania w produkcji elektrod do ogniw baterii materiały, z których nanoszone są katoda i anoda, są mieszane w ciągłym procesie i ciągle dostarczane do powłokowni. Naukowcy z Forschungsfertigung Batteriezelle badają przy tym produkcję pasty do elektrod. Badania te obejmują zarówno właściwości pasty, jak i zachowanie kluczowych elementów urządzeń.

Konsekwentna cyfryzacja tych procesów produkcyjnych będzie wspierać prace badawcze. Dzięki cyfrowym symulacjom naukowcy identyfikują zależności przyczynowo-skutkowe istotnych parametrów procesu w odniesieniu do jakości ogniwa. Opracowują przy tym wydajne metody integracji i sieciowania maszyn oraz gromadzenia i analizy danych. Uzyskane w ten sposób wnioski będą dalej wykorzystywane do budowy cyfrowej fabryki, która powstanie jako „cyfrowy bliźniak” Forschungsfertigung Batteriezelle.

Nowe chemie ogniw

Naukowcy z centrum badań nad bateriami MEET przy WWU Münster pracują w »FFB Workspace« nad rozwojem i optymalizacją receptur tzw. zawiesin do elektrod dla wysokowydajnych i wysokoprężnych ogniw. Zawiesina to pasta, którą nanoszona jest folia miedziana elektrody po procesie mieszania. Zespół pod kierownictwem profesora dr. Martina Wintera i dr. Falko Schappachera w przyszłości będzie opracowywał receptury dla nowych chemii ogniw, aby w Forschungsfertigung Batteriezelle można było realizować jak najszerszy zakres chemii ogniw odpowiadających różnym branżom przemysłowym. „Zespół MEET specjalizuje się w technologii i produkcji ogniw, ze szczególnym naciskiem na rozwój past, procesy chemiczne, materiały i właściwości oraz produkcję ogniw”, mówi dr Falko Schappacher, dyrektor techniczno-handlowy centrum badań nad bateriami MEET przy WWU Münster. „Dzięki tej wiedzy kładziemy ważny fundament pod pracę w »FFB Workspace«.”

Badania inkluzywne

Forschungsfertigung Batteriezelle obsługuje mieszalnię i powłokownię w czystej strefie »AlexProWerk« w zakładach Alexianer Münster. Pracownicy zakładów Alexianer mają być również szkoleni i aktywnie uczestniczyć w próbnej linii produkcyjnej. Kontrola procesu, asysta laboratoryjna, pakowanie i magazyn to niektóre z obszarów, w których mogą działać pracownicy z zakładów Alexianer. Zespół badawczy przewiduje sześć do ośmiu stanowisk pracy wyłącznie dla tych zakładów. „W zasadzie sprowadziliśmy do własnego domu inkluzywnego pracodawcę”, wyjaśnia Norbert Mussenbrock, kierownik zakładów Alexianer. „Zazwyczaj nasi koledzy i koleżanki z niepełnosprawnościami wchodzą do firm jako osoby indywidualne lub grupy robocze i zajmują zintegrowane z zakładem stanowiska pracy.” Te inkluzywne miejsca pracy mają być również zachowane po przeniesieniu badań nad bateriami do nowego budynku w Hansa-BusinessPark.

Połączenie badań laboratoryjnych i produkcyjnych

Koncepcja Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) zakłada połączenie badań laboratoryjnych i produkcyjnych dla różnych formatów ogniw – cylindrycznych, pryzmatycznych i pouch. Pracownicy FFB badają w zależności od potrzeb poszczególne etapy procesu lub cały łańcuch produkcyjny.

Optymalizacja produkcji ogniw odbywa się według różnych kryteriów, m.in. materiału, efektywności energetycznej i zasobów, a także redukcji kosztów. Wspólnie z partnerami projektu z centrum badań nad bateriami MEET przy WWU Münster i z katedry PEM na RWTH Aachen Gesellschaft für Fraunhofer tworzy infrastrukturę, która umożliwi małym, średnim i dużym przedsiębiorstwom, a także instytucjom badawczym, testowanie, wdrażanie i optymalizację produkcji nowych baterii na skalę seryjną.

FFB ma stać się w Münster centrum nowoczesnej i skalowalnej produkcji ogniw baterii dla Niemiec i Europy. Aby produkcja w Niemczech mogła w przyszłości dostarczać nowe technologie baterii wydajniej, taniej i w najwyższej jakości, Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań oraz land Nadrenia Północna-Westfalia wspierają rozwój Forschungsfertigung Batteriezelle kwotą do 680 milionów euro.