Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs in der Automobilindustrie und die Realisierung der Energiewende erfordern leistungsfähige Energiespeicher. Hierfür weisen elektrochemische Energiespeicher, insbesondere Li-Ionen Batterien, großes Potential auf. Eine zentrale Herausforderung bei der Herstellung von großformatigen Li-Ionen Batteriezellen ist die Stapelbildung, die wechselnde Anordnung von Anode, Separator und Kathode. Die Stapelbildung hat maßgeblichen Einfluss auf die realisierbaren Stapeldesigns und damit auf die Eigenschaften einer Batteriezelle. Ein Batteriezellstapel, welcher mit gestapelten Einzelblättern aufgebaut ist, weist die besten Eigenschaften derzeitiger großformatiger Batteriezellen auf. Nachteilig ist bei diesem Stapeldesign jedoch, dass die kontinuierlichen Ausgangsmaterialbahnen zu Einzelblättern konfektioniert werden müssen.
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Stapeldesign konzipiert, welches die positiven Eigenschaften einer einzelblattgestapelten Zelle aufweist und gleichzeitig aus kontinuierlichen Materialbahnen besteht, sodass eine maximale Elektrodenflächenausnutzung der Materialbahnen erzielt werden kann und keine Konfektionierung der Elektrodenflächen erforderlich ist. Kern dieser Arbeit ist die Erarbeitung eines Verfahrensablaufes für die Herstellung des Stapeldesigns.
Zunächst werden die wesentlichen Anforderungen an Stapeldesign und Stapelbildung abgeleitet. Basierend auf dieser Analyse erfolgt die Konzeptionierung eines neuen Stapeldesigns. Anschließend wird ein geeigneter Produktionsablauf zur Herstellung des konzipierten Stapeldesigns entwickelt. Von zentraler Bedeutung ist hierbei die Materialbahnformung um 180°. Für diese werden die erforderlichen Materialbahnverläufe definiert und notwendige Werkzeugkomponenten abgeleitet.
Aktualisiert: 2020-12-03
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