Zum 01. Juli 2019 wurde das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München um die Themengruppe "Batterieproduktion" erweitert. Dadurch wird die Kompetenz in der Batterieforschung gebündelt und weiter ausgebaut. Die neue Themengruppe setzt den Fokus mit bereits 11 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern auf die gleichen Ziele, die auch die Bundesregierung verfolgt – die Stärkung der Batterieforschung und -produktion von morgen.
Leistungsfähige elektrochemische Energiespeicher sind für Anwendungen in der Elektromobilität und der stationären Energiespeicherung von großer Bedeutung. Hierfür sind die Verbesserung der gravimetrischen und volumetrischen Energiedichte sowie die Reduktion der Produktionskosten ausschlaggebend. Erst ein vertieftes Prozessverständnis über die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) ermöglicht die Produktion verbesserter und kostengünstiger Batteriezellen.
Die im Juli 2019 neugegründete Themengruppe Batterieproduktion beschäftigt sich mit der Fertigung von innovativen Batteriezellen. Kern der Arbeiten ist die Prozessentwicklung und die Optimierung aller Prozesse innerhalb der Batterieproduktion. Vom Mischen der Elektrodenmaterialien bis hin zur Formierung der fertigen Zellen und der Batteriemodulmontage werden alle Schritte in-house an der Forschungsproduktionslinie des iwb durchgeführt. Die Forschungsschwerpunkte der Themengruppe Batterieproduktion sind:
• Elektrodendesign und -herstellung
Im Forschungsfeld Elektrodendesign und -herstellung beschäftigen sich die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter intensiv mit neuen Elektrodendesigns (von Slurry-Rezepturen bis zu Elektrodenstrukturen) und der Verarbeitung neuartiger Elektrodenmaterialien. Kathodenseitig stehen vor allem kobaltarme Materialien auf NMC-, NCA-Basis sowie prälithiierte manganreiche Hochvoltspinelle im Fokus der Forschung. Für Anodenmaterialien liegt der Forschungsschwerpunkt auf Silizium-Kompositen und der Prälithiierung von Anoden.
• Zellproduktion und -qualität
Das Forschungsfeld Zellproduktion und -qualität beschäftigt sich intensiv mit der Zellassemblierung und der Charakterisierung großformatiger Batteriezellen. Am iwb wird an den Prozessschritten Elektrodenschneiden (Laserschneiden und Stanzen), automatisierter Stapelbildung, Kontaktierung, Elektrolytbefüllung und Formierung geforscht. Um entlang der Prozesskette eine hohe Produktivität, eine gute Qualität bei geringen Kosten gewährleisten zu können, setzt das iwb auf innovative Qualitätssicherungsmethoden und eine datenba-sierte Prozessüberwachung.
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