Die Nachfrage an Batterien steigt daher stetig, wie auch ihre Produktion. Allerdings kommen die meisten Batterien immer noch aus Asien - das soll sich nun ändern.
Batterien gelten als Schlüsseltechnologie für Elektroautos, Handys oder Energiespeicher. Sie werden benötigt, um die geforderte Energiewende umzusetzen, den Klimawandel zu bekämpfen und die Digitalisierung voranzutreiben.
Um die Zellfertigung in Deutschland und Europa voranzubringen, braucht es neue Technologien für die Massenproduktion. Im neuen Forschungsprojekt „IntelliSpin“ setzt die Hochschule Landshut gemeinsam mit der Technischen Universität München genau hier an, wie die Hochschule in einer Pressemitteilung mitteilte.
Unter der Leitung von Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger vom Technologiezentrum Energie in Ruhstorf a. d. Rott forschen die Wissenschaftler an einer neuen Technologie, die mittels Elektrospinning und künstlicher Intelligenz (KI) die Herstellung von Batterien flexibler gestaltet und Kosten reduziert. Das Bundesforschungsministerium fördert das Vorhaben mit insgesamt 888.000 Euro.
Flexibilität in der Fertigung erhöhen
Die Idee des Forscherteams ist, mit Hilfe von Elektrospinning bisher nicht-laminierbare Elektroden laminierbar zu machen und damit die Flexibilität in der Fertigung zu erhöhen. „Wenn wir es schaffen, diese Technologie zu automatisieren und in die Prozesse der Industrie 4.0 zu integrieren, dann stärkt das den Wettbewerb von Unternehmen gegenüber großindustriellen Anlagen enorm“, wird Pettinger in der Mitteilung zitiert. „Damit unterstützen wir die Industrie, Investitionsentscheidungen zugunsten von Produktionsanlagen in Deutschland und Europa zu tätigen.“
Beim Laminieren werden abwechselnd positive und negative Elektroden mit dazwischen liegenden Separatoren übereinander geschichtet und im Anschluss daran mit einer Folie versiegelt. Aufgrund ihrer dünnen und leichten Bauweise sind laminierte Zellen flexibel in der Formgebung, liefern jedoch trotzdem viel Strom. Elektrodenrezepturen, die auf Wasser basieren und daher sehr umweltverträglich sind, können bis jetzt nicht laminiert werden. Das will das Projektteam nun ändern, indem es auf diese Elektroden eine hauchdünne Schicht eines Spezial-Polymers aufträgt.
„Unser Ziel ist am Ende eine vollständig vernetzte Fertigungslinie.“
„Dies geschieht mit Hilfe von automatisiertem Elektrospinning“, sagte der Landshuter Professor. „Dabei werden chemische Materialien in feinste Fasern mit Durchmessern von wenigen Mikro- oder Nanometern versponnen.“ Die Forschenden sprühen dazu eine chemische Lösung in ein elektrisches Feld. Die Lösung wird von der Gegenelektrode angezogen und beschleunigt. Während dieses Prozesses verdunstet das Lösungsmittel und es bilden sich Nanofasern, die bis zu tausendmal dünner als ein menschliches Haar sind und sich wie eine Art Vlies ablagern. Dabei kann das Team auf Ergebnisse aus dem Vorprojekt „SpinnAp“ an der Hochschule Landshuter aufbauen.
Unter Einsatz von Künstlicher Intelligenz vernetzen und optimieren die Wissenschaftler dieses Verfahren schließlich mit einer bestehenden Fertigungslinie. „Unser Ziel ist am Ende eine vollständig vernetzte Fertigungslinie. Sie befähigt die Batteriehersteller, Ausschussraten zu reduzieren, die Qualität und Lebensdauer der Zellen zu verbessern und die Produktion zu flexibilisieren“, sagte Pettinger.
Der Leiter des Technologiezentrums Energie (TZE) freute sich, dass er hierfür die Technische Universität München als Kooperationspartnerin gewinnen konnte. „Im Projekt ,IntelliSpin‘ kombinieren die Hochschule Landshut und die Technische Universität München ihre Kernkompetenzen in der Batterieproduktion“, erklärte Pettinger.
− pnp
