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Kalandrieren von Elektroden für Li-Ionen-Batterien

Wechselwirkungen zwischen Anlagen- und Materialparametern
  • Benjamin Bold und Jürgen Fleischer
Veröffentlicht/Copyright: 25. September 2018
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Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb
Aus der Zeitschrift Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Band 113 Heft 9

Kurzfassung

Die Energiedichte ist ein entscheidendes Merkmal für Lithium-Ionen-Batteriezellen und bestimmt maßgeblich die Reichweite von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen. Ein für die Energiedichte entscheidender Prozessschritt ist das Kalandrieren. In diesem Beitrag wird der Zusammenhang zwischen den Anlagen- und Materialparametern aufgezeigt, indem die Prozessgrößen variiert und die Veränderungen der Elektrode betrachtet werden. Mit den Ergebnissen werden Handlungsfelder aufgezeigt, die für eine Optimierung notwendig sind.

Abstract

Interactions between machine and material parameters. Energy density is a key feature of lithium-ion battery cells and significantly determines the range of electrically powered vehicles. One decisive process step for energy density is the calendering. The relationship between the machine and material parameters is shown by varying the process variables and considering the changes in the electrode. The results are used to identify action fields that are necessary for optimization.

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer, geb. 1961, studierte Maschinenbau an der Universität Karlsruhe (TH) und war anschließend von 1985 bis 1989 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik (wbk) der Universität Karlsruhe (TH). Nach seiner Promotion im Jahr 1989 wurde er Oberingenieur am selbigen Institut. Zwischen 1992 und 1999 war er in verschiedenen leitenden Positionen in Forschung, Entwicklung, Planung und Produktion bei Daimler Chrysler und Bombardier tätig. 01.02.2003 wurde er zum Professor und Leiter des wbk Institut für Produktionstechnik der Universität Karlsruhe (TH) berufen. Zum 01.04.2008 wurde er aus dem Universitätsdienst beurlaubt, um als Chairmar of the Executive Board die verschiedenen Werkzeugmaschinenfirmen der in Europa und USA beheimateten MAG Industrial Automation Systems zu einem globalen Anbieter von Produktionssystemlösungen zusammenzuführen. Seit Februar 2010 ist Prof. Fleischer am wbk zurück und im Rahmen der kollegialen Institutsleitung für den Bereich „Maschinen, Anlagen und Prozess-automatisierung“ verantwortlich.

M. Sc. Benjamin Bold, geb. 1991, studierte Maschinenbau am KIT Karlsruher Institut für Technologie. Seit 2017 ist er akademischer Mitarbeiter im Bereich „Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung“ am wbk und beschäftigt sich vor allem mit der Produktionsforschung im Bereich der Elektromobilität, insbesondere mit dem Kalandrieren von Elektroden.

Literatur

1. Bauer, S.: AkkuWelt. Vogel Buchverlag, Würzbug2017Suche in Google Scholar

2. Thielmann, A.; Neef, C.; Hettesheimer, T.; Döscher, H.; Wietschel, M.; Tübke, J.: Energiespeicher-Roadmap (Update 2017). Hochenergie-Batterien 2030+ und Perspektiven zukünftiger Batterietechnologien, Karlsruhe 2017Suche in Google Scholar

3. Kampker, A.: Elektromobilproduktion. Springer-Vieweg-Verlag, Berlin201410.1007/978-3-642-42022-1Suche in Google Scholar

4. Ketterer, B.: Lithium-Ionen Batterien. Stand der Technik und Anwendungspotenzial in Hybrid-, Plug-In Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Wissenschaftliche Berichte / Forschungszentrum Karlsruhe FZKA 7503. Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Eggenstein-Leopoldshafen2010Suche in Google Scholar

5. Deutsches CleanTech Institut DCTI: E-Mobilität. CleanTech-Branche; Treiber im Fokus. CleanTech-Studienreihe, Bd. 4. Bonn 2010Suche in Google Scholar

6. Gnanaraj, J. S.; Cohen, Y. S.; Levi, M. D.; Aurbach, D.: The Effect of Pressure on the Electroanalytical Response of Graphite Anodes and LiCoO2 Cathodes for Li-ion Batteries. Journal of Electroanalytical Chemistry516 (2001) 1–2, S. 89–10210.1016/S0022-0728(01)00663-5Suche in Google Scholar

7. Kaiser, J.; Wenzel, V.; Nirschl, H.; Bitsch, B.; Willenbacher, N.; Baunach, M.; Schmitt, M.; Jaiser, S.; Scharfer, P.; Schabel, W.: Prozess- und Produktentwicklung von Elektroden für Li-Ionen-Zellen. Chemie Ingenieur Technik86 (2014) 5, S. 695–70610.1002/cite.201300085Suche in Google Scholar

8. Maiser, E.; Michaelis, S.; Müller, D.: Batteriezellenproduktion in Deutschland. VDMA Batterieproduktion, Frankfurt a. M, 2015Suche in Google Scholar

9. Haselrieder, W.; Ivanov, S.; Christen, D. K.; Bockholt, H.; Kwade, A.: Impact of the Calendering Process on the Interfacial Structure and the Related Electrochemical Performance of Secondary Lithium-Ion Batteries. ECS Transactions50 (2013) 26, S. 59–7010.1149/05026.0059ecstSuche in Google Scholar

10. Du, Z.; Dunlap, R. A.; Obrovac, M. N.: High Energy Density Calendered Si Alloy/Graphite Anodes. Journal of The Electrochemical Society161 (2014) 10, A1698-A1705Suche in Google Scholar

11. Stieß, M.: Mechanische Verfahrenstechnik – Partikeltechnologie 1. Spinger-Lehrbuch, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg2009Suche in Google Scholar

12. Schmitt, M.; Diehm, R.; Scharfer, P.; Schabel, W.: An Experimental and Analytical Study on Intermittent Slot Die Coating of Viscoelastic Battery Slurries. Journal of Coatings Technology and Research12 (2015) 5, S. 927–93810.1007/s11998-015-9717-9Suche in Google Scholar

13. Weisenberger, C.; Guth, G.; Bernthaler, T.; Knoblauch, V.: Neue gefügeanalytische Methoden zur Beurteilung der Fertigungsqualität von Lithium-Ionen-Akkumulatoren: Tagungsband. Practical Metallography51 (2014) 1, S. 5–31Suche in Google Scholar

14. Korthauer, R.: Handbuch Lithium-Ionen-Batterien. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg201310.1007/978-3-642-30653-2Suche in Google Scholar

15. van Bommel, A.; Divigalpitiya, R.: Effect of Calendering LiFePO4 Electrodes. Journal of The Electrochemical Society159 (2012) 11, A1791–A179510.1149/2.029211jesSuche in Google Scholar

16. Bréger u. Perroncel: European Li-ion battery advanced Manufacturing for Electric Vehicles: Electrodes Calendering, 2014Suche in Google Scholar

17. Meyer, C.: Process Charactization of Caledering Electrodes for Lithium Ion Batteries. Journal of Materials Processing Tech.249 (2017), S. 172–17810.1016/j.jmatprotec.2017.05.031Suche in Google Scholar

18. Zheng, H.; Tan, L.; Liu, G.; Song, X.; Battaglia, V. S.: Calendering Effects on the Physical and Electrochemical Properties of Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2 Cathode. Journal of Power Sources208 (2012), S. 52–5710.1016/j.jpowsour.2012.02.001Suche in Google Scholar

19. Weinmann, H. W.; Lang, F.; Hofmann, J.; Fleischer, J.: Bahnzugkraftregelung in der Batteriezellfertigung. wt – Werkstattstechnik online108 (2018) 7/8, S. 519–524Suche in Google Scholar

Online erschienen: 2018-09-25
Erschienen im Druck: 2018-09-28

© 2018, Carl Hanser Verlag, München

Artikel in diesem Heft

  1. Editorial
  2. Von Big zu Smart Data
  3. Inhalt/Contents
  4. Inhalt
  5. Energieefiizienz
  6. Potenzialanalyse zur Energiekostenoptimierung von Produktionsanlagen
  7. Energieeffizienz
  8. Methodik zur Simulation von Material- und Energieflüssen
  9. Erstellung und Validierung von Lastprofilen für die energieintensive Industrie
  10. Datenbedarfe für eine energie-flexible Produktionsplanung und -steuerung
  11. Mensch-Roboter-Kollaboration
  12. Schnelle Ermittlung sinnvoller MRK-Anwendungen
  13. Mensch-Roboter-Kollaboration in der Produktion
  14. Elektromobilität
  15. Vehicle-to-Factory
  16. Kalandrieren von Elektroden für Li-Ionen-Batterien
  17. Industrieroboter
  18. Erhöhung der Genauigkeit beim Fräsen mit Industrierobotern
  19. Leichtbau
  20. Plattformbasiertes Geschäfts-modell für rekonfigurierbare Produktionsanlagen im Leichtbau
  21. Montage
  22. Dezentrale Montagesteuerung in der Gruppenmontage
  23. After Sales Service
  24. Gestaltungsprinzipien des Lean After Sales Service
  25. Qualitätsbewertung
  26. Bewertung der Oberflächen-morphologie kryogen gedrehter Werkstücke
  27. Fabrikplanung
  28. Drohneneinsatz in der digitalen Fabrikplanung
  29. Containerlogistik
  30. IoT-Lösungen für den Container 4.0
  31. Wertstrom
  32. Neue Perspektiven für die Wertstrom-Methode
  33. Vorschau/Preview
  34. Vorschau
https://doi.org/10.3139/104.111968

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  1. Editorial
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  3. Inhalt/Contents
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  6. Potenzialanalyse zur Energiekostenoptimierung von Produktionsanlagen
  7. Energieeffizienz
  8. Methodik zur Simulation von Material- und Energieflüssen
  9. Erstellung und Validierung von Lastprofilen für die energieintensive Industrie
  10. Datenbedarfe für eine energie-flexible Produktionsplanung und -steuerung
  11. Mensch-Roboter-Kollaboration
  12. Schnelle Ermittlung sinnvoller MRK-Anwendungen
  13. Mensch-Roboter-Kollaboration in der Produktion
  14. Elektromobilität
  15. Vehicle-to-Factory
  16. Kalandrieren von Elektroden für Li-Ionen-Batterien
  17. Industrieroboter
  18. Erhöhung der Genauigkeit beim Fräsen mit Industrierobotern
  19. Leichtbau
  20. Plattformbasiertes Geschäfts-modell für rekonfigurierbare Produktionsanlagen im Leichtbau
  21. Montage
  22. Dezentrale Montagesteuerung in der Gruppenmontage
  23. After Sales Service
  24. Gestaltungsprinzipien des Lean After Sales Service
  25. Qualitätsbewertung
  26. Bewertung der Oberflächen-morphologie kryogen gedrehter Werkstücke
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  29. Containerlogistik
  30. IoT-Lösungen für den Container 4.0
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