Batteriezellen in die letzte Ecke zwängen

Damit sich Batterien – etwa für die Elektromobilität – passgenau auch in verwinkelte Räume einfügen lassen und mehr Energie speichern können, sind flexibel anpassbare Zellen notwendig. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) entwickeln dafür ein agiles Produktionssystem.

Bislang werden Lithium-Ionen-Zellen nach standardisierten Formaten und in starren Systemen hergestellt. Bisher weitgehend unbeachtet blieb die Frage, wie sich Batterien an den verfügbaren Bauraum anpassen lassen – statt wie heute üblich umgekehrt. 

„Eine intelligente und nachhaltige Batteriezellproduktion ist entscheidend für die Mobilität der Zukunft, aber auch für Elektronik in unserem heutigen Alltag, wie etwa in Smartphones“, sagt der Präsident des KIT, Professor Holger Hanselka. „Im Forschungsprojekt Agilo-Bat 2 arbeiten wir gemeinsam mit unseren Partnern aus der Wissenschaft daran, dass eine solche Produktion am Wirtschaftsstandort Deutschland möglich wird.“ 

Vor knapp einem Jahr startete Agilo-Bat 1 als reine Entwicklungs- und Konzeptphase. Seit Januar 2021 läuft das zweite, vom Bundesforschungsministerium im Rahmen des Batterie-Kompetenzclusters „Intelligente Batteriezellproduktion“ geförderte Teilprojekt Agilo-Bat 2 und damit die Umsetzungsphase. 

Zunächst erstellt das Forschungsteam ein wandelbares Gesamtdesign des Produktionssystems. Das wird durch den Aufbau eines Digitalen Zwillings ermöglicht, der sowohl den Gesamtprozess, als auch Einzelprozesse digital realitätsgetreu abbildet. Somit lässt sich das System entsprechend schnell konfigurieren und mit Kennzahlen hinterlegen.
 
Parallel dazu wird das Produktionssystem konstruiert. „Hierfür werden wir in der Karlsruher Forschungsfabrik ein agiles Produktionssystem errichten, das sich massiv von allen bisherigen Produktionssystemen im Bereich der Batteriezellfertigung unterscheidet“, sagt der Initiator und Leiter der Projekte Agilo-Bat 1 und 2, Professor Jürgen Fleischer vom KIT. Es werde skalierbar sein, wodurch es sich von derzeitig etablierten starren Produktionslinien erheblich abgrenzt: „Dadurch werden wir in der Lage sein, wirtschaftlich kleine bis mittlere Stückzahlen, verschiedene Materialien und Formate abzubilden.“

Erreicht werden soll dies durch standardisierte Roboterzellen, die die Produktionsmodule aufnehmen. Dort finden dann die eigentlichen Prozessschritte statt. Ab dem Jahr 2022 soll die Erprobungsphase der modularen Anlagen beginnen.