Die Formierung stellt ein Bottleneck in der Produktionskette von Batteriezellen dar und muss hinsichtlich Produktionsoutput und -kosten bei gleichbleibender oder verbesserter Qualität optimiert werden. Diese Arbeit fokussiert die praktische Untersuchung der Wirkzusammenhänge von Temperatur und mechanischer Verspannung während der Formierung. Es konnte eine Reduzierung der Prozesszeit von bis zu 34,00 % erzeugt werden und die Entladekapazität im Mittel um 18,00 % gesteigert werden.
Aktualisiert: 2023-04-27
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Weltweit hat die Elektromobilität in den vergangenen Jahren mit rasantem Wachstum immer mehr Durchdringung auf dem gewerblichen und privat-individuellen Fahrzeugmarkt erfahren. Flankiert von zunehmend härter formulierten politischen Klima-Vorgaben in vielen verschiedenen Regionen der Erde, festigt sich der eng mit der Elektromobilität verbundene Nachhaltigkeitsanspruch.
In Betrachtung der mit Abstand wichtigsten Komponente des elektrischen Fahrzeugs – der Batterie – zeigen sich jedoch immer noch Herausforderungen zur Schaffung einer ökologisch und ökonomisch verträglichen Mobilität der Zukunft.
So sind beispielsweise Rohstoffe wie Lithium und Kobalt bislang oftmals noch nicht durch vollumfängliche Umweltverträglichkeit in den Gewinnungsprozessen geprägt und werfen ethische Fragen in Bezug auf die Abbaubedingungen in Regionen wie Südamerika oder dem Kongo auf. Hinzu kommt, dass die Herstellungsverfahren auf einer begrenzten Verfügbarkeit der aktuellen Kernelemente der Batterie basieren, was die Wirtschaftlichkeit der Elektromobilität hemmt und heute dazu führt, dass die durch die Batterie getriebenen Kosten des Elektroautos das Gesamtprodukt – trotz vorhandener Förderprämien – teuer in der Anschaffung machen.
Ein wesentlicher Lösungsansatz für eine weiterführende und (umwelt-) gerechte Marktdurchdringung der Elektromobilität ist daher die Entwicklung der Nachhaltigkeit der Batterie. Dabei sollte es das Ziel sein, die lokalen Rohstoffketten zu stärken, neue und einfacher verfügbare sowie umweltverträglichere Batteriekomponenten zu entwickeln und diese klimaneutral zu prozessieren. Außerdem sollte durch effektive Folgenutzungsstrategien ein Markt geschaffen werden, der langfristig das vollständige Potenzial der Batterie nutzt und damit eine natürliche Symbiose zwischen ökonomischen und ökologischen Interessen schafft.
Aktualisiert: 2023-03-23
Autor:
Patrizia Cacciotti,
Benjamin Dorn,
Heiner Hans Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Heimes,
Simon Dünnwald,
Moritz Frieges,
Jonas Gorsch,
Mario Kehrer,
Domenic Klohs,
Nikolaus Lackner,
Marc Locke,
Amira Meyer,
Christian Offermanns,
Achim Prof. Dr. Ing. Kampker,
Konstantin Sasse,
Jessica Schmied,
Natalia Soldan,
Maximilian Terren,
Björn Vetter,
Janis Vienenkötter,
Sebastian Wolf,
Mischa Wyboris
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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