Aktualisiert: 2023-01-31
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PRODUKTION EINER ALL-SOLID-STATE-BATTERIEZELLE
Autor: Heiner Heimes
PRODUKTIONSPROZESS EINER LITHIUM-IONEN-BATTERIEZELLE
Produktion von Brennstoffzellenkomponenten
Produktionsprozess eines Hairpin-Stators
Die Hairpin-Stator-Technologie bietet sowohl auf der Produkt- als auch auf der Prozessseite hohe Potenziale. Anders als bei bisher etablierten Verfahren, bei denen ein kontinuierlicher Runddraht in das Statorblechpaket eingelegt wird, werden bei der Hairpin-Stator-Technologie einzelne Steckspulenelemente aus massivem Kupferflachdraht zunächst in das Blechpaket eingeschoben und erst nachfolgend miteinander kontaktiert. Dies ermöglicht hohe Kupferfüllfaktoren und bietet damit große Potenziale zur Erreichung der Ziele hinsichtlich Leistung und Effizienz bei gleichzeitig guter Eignung für die automobile Massenproduktion. Im Rahmen der vorliegenden Veröffentlichung werden die Technologiealternativen sowie die Qualitätsmerkmale und -einflüsse der einzelnen Prozessschritte der Hairpin-Stator-Produktion detailliert dargestellt.
Aktualisiert: 2020-07-16
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Produktionsprozess eines Hairpin-Stators
Die Hairpin-Stator-Technologie bietet sowohl auf der Produkt- als auch auf der Prozessseite hohe Potenziale. Anders als bei bisher etablierten Verfahren, bei denen ein kontinuierlicher Runddraht in das Statorblechpaket eingelegt wird, werden bei der Hairpin-Stator-Technologie einzelne Steckspulenelemente aus massivem Kupferflachdraht zunächst in das Blechpaket eingeschoben und erst nachfolgend miteinander kontaktiert. Dies ermöglicht hohe Kupferfüllfaktoren und bietet damit große Potenziale zur Erreichung der Ziele hinsichtlich Leistung und Effizienz bei gleichzeitig guter Eignung für die automobile Massenproduktion. Im Rahmen der vorliegenden Veröffentlichung werden die Technologiealternativen sowie die Qualitätsmerkmale und -einflüsse der einzelnen Prozessschritte der Hairpin-Stator-Produktion detailliert dargestellt.
Aktualisiert: 2020-07-16
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Montageprozess eines Batteriemoduls und -packs
Diese Broschüre zeigt aufbauend auf der Broschüre „Der Produktionsprozess einer Lithium-Ionen-Zelle“ die Weiterverarbeitung der Zelle zu Batteriemodulen und schließlich zu einem Batteriepack schematisch auf.
Die einzelnen Zellen werden in einem Modul seriell oder parallel verschaltet. Mehrere Module sowie weitere elektrische, mechanische und thermische Komponenten werden zu einem Pack assembliert.
Das Pack ist je nach den geforderten Leistungsdaten unterschiedlich verschaltet und dimensioniert. Durch die Vielzahl unterschiedlicher Produkt- und Prozessvarianten sind übergreifende Angaben zu den Prozessparametern nicht möglich und können ggf. in gemeinsamer Diskussion mit dem Lehrstuhl PEM oder dem VDMA näher spezifiziert werden.
Aktualisiert: 2019-07-04
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Produktion einer All-Solid-State-Batteriezelle
Höhere Energiedichten und höhere Sicherheit zu niedrigeren Kosten – so lautet die Idealvorstellung zu zukünftigen Batterie-Technologien, die oft unter dem Begriff „Post-Lithium-Ionen-Technologien“ zusammengefasst werden. Bei genauerer Betrachtung sind bei einem Großteil dieser Technologien weiterhin Lithium-Ionen im Einsatz. Viele neue Ansätze sind dabei grundsätzlich vielversprechend, wie All-Solid-State-, Lithium-Luft- oder Lithium-Schwefel-Batterien.
Diesen ist jedoch gemein, dass noch eine Vielzahl an Herausforderungen sowohl auf Produkt- als auch Prozessseite bestehen. Keine der Technologien befindet sich derzeit in einem serienreifen Entwicklungsstand, auf dessen Basis die industrielle Produzierbarkeit vollumfänglich bewertet werden könnte.
Dabei müssen sich diese neuen Technologien stets mit der bekannten Lithium-Ionen-Technologie messen lassen, welche sich in den kommenden Jahren ebenfalls weiterentwickeln wird.
Aktualisiert: 2019-07-04
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Produktionsprozess einer Lithium-Ionen-Batteriezelle
Die Herstellung der Lithium-Ionen-Batteriezelle umfasst die drei Hauptprozessschritte Elektrodenfertigung, Zell-Assemblierung sowie das Zell-Finishing.
Die Elektrodenfertigung und das Zell-Finishing sind weitestgehend unabhängig von dem Zelltyp durchzuführen, während innerhalb der Zell-Assemblierung zwischen Pouch- und Rundzelle sowie der Prismatischen Zelle zu unterscheiden ist.
Unabhängig vom Zelltyp besteht die kleinste Einheit jeder Lithium-Ionen-Zelle aus zwei Elektroden und dem Separator, der die Elektroden voneinander trennt. Dazwischen befindet sich der ionenleitfähige Elektrolyt.
Aktualisiert: 2019-07-04
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Methodik zur Auswahl von Fertigungsressourcen in der Batterieproduktion
Die Lithium-Ionen-Batteriezelle besitzt den größten Kosteneinfluss auf das Elektrofahrzeug. Der Autor, Heiner Heimes, hat in seiner Dissertation eine Methodik entwickelt, anhand derer ein Zellhersteller aus einer Vielzahl von möglichen Fertigungsressourcen die für seinen Anwendungsfall geeignetste Ressource auswählen und dabei ein Optimum hinsichtlich Zeit, Kosten, Qualität – bezogen auf den unternehmensspezifischen Fertigungsprozess – herstellen kann.
Aktualisiert: 2021-07-10
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