Die Herstellung von Batteriezellen ist eine einzige fliessende Bewegung: Vom Mischen der Anoden- und Kathodenrezeptur zum Slurry über die Beschichtung, das Trocknen, Kalandern, Stapeln und Wickeln bis hin zum Einbringen der Zellen in die Batteriehülle. Was hier zählt, ist ein reibungsfreier Ablauf, das richtige Timing und präzise Bewegungen von Rollen, Walzen, Förderbändern und Werkzeugen unterschiedlichster Art. Hier kommt unsere Antriebstechnik ins Spiel.
Die Ergebnisse der einzelnen Prozessschritte der Batteriezellproduktion haben einen kritischen Einfluss auf die Lebensdauer, Ladekapazität und Qualität der Akkus. Die Wahl der Antriebstechnik ist daher entscheidend – sowohl für das Endergebnis als auch für die Effizienz der gesamten Anlage.
Unter Life Cycle Services verstehen wir bei SEW-EURODRIVE Service- und Dienstleistungen sowie Hilfsmittel und Tools entlang Ihres kompletten Anlagenlebenszyklus. Angefangen bei der ersten Orientierung bis hin zur Nutzung und Modernisierung Ihrer Maschinen und Anlagen.
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Im ersten Produktionsschritt der Elektrodenfertigung werden Kathoden- und Anodenrezeptur mit weiteren Aktivmaterialien (Leitadditive, Lösungs- und Bindemittel) mithilfe eines rotierenden Werkzeugs vermischt. Nach der Trockenmischung folgt eine Nassmischung (Dispergieren) und je eine Paste für Kathode und Anode, der sogenannte Slurry, entsteht. Der Antrieb für das Rührwerkzeug muss hohen Quer- und Axialkräften widerstehen sowie mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten mischen.
Der fertig gemischte Slurry wird beidseitig auf die Aluminium- oder Kupfer-Trägerfolie aufgetragen. Die Metallfolie wird von der Spule abgewickelt und unter konstanter Spannung über eine Auftragsrolle unter dem Auftragssystem vorbeigeführt, sodass eine gleichmässige Beschichtungsdicke erreicht wird. Ein entscheidender Punkt ist hier eine konstante Folienvorspannung, denn wegen der beidseitigen Beschichtung kann das Band nicht abgelegt werden und zudem müssen Folienrisse vermieden werden. Direkt im Anschluss wird das beschichtete Elektrodenband in den Trockner geführt. Hier wird dem Slurry das Lösungsmittel entzogen, sodass nur das trockene Substrat auf der Folie verbleibt. Nach dem Trocknerdurchlauf wird über Kühlwalzen auf Raumtemperatur gebracht und wieder aufgewickelt.
Beim Kalandern wird die beidseitig beschichtete und getrocknete Kupfer- bzw. Aluminiumfolie (Elektrodenfolie) in einem Walzwerk verdichtet. Dazu wird sie durch mehrere rotierende Walzenpaare geführt, zwischen denen sie bei einem exakt definierten Liniendruck verdichtet wird. Ein konstanter Druck von oben und unten reduziert die Porosität des beschichteten Substrats.
Nach dem Verdichten wird das Elektrodenband der Länge nach in mehrere schmalere Bänder unterteilt. Dazu wird das Muttercoil abgerollt und entweder thermisch mittels Laser oder mechanisch mit Messerrollen zerschnitten. Schnittreste werden abgesaugt oder abgebürstet und die zugeschnittenen Bänder wieder auf sogenannte Tochtercoils aufgewickelt.
Vereinzeln: Für Pouchzellen werden zunächst einzelne Blätter in entsprechender Grösse aus der Rolle herausgeschnitten oder –gestanzt.
Stapeln und Wickeln: Anschliessend werden diese ausgeschnittenen Anoden- und Kathoden-Sheets abwechselnd gestapelt; für prismatische und Rundzellen werden die beschichteten Elektrodenbänder und ein Separatorband zu einer sogenannten Jelly-Roll gewickelt.
Einbringen in die Batteriehülle: Zunächst werden die Ableiterfolien mit den Zellableitern mittels Ultraschall- oder Laserschweissen kontaktiert. Anschliessend wird der Elektrodenstapel bzw. die Jelly-Roll in die Verpackung eingebracht und abschliessend über Impuls- oder Kontaktsiegel bzw. mittels Laserschweissen verschlossen und versiegelt, bevor die Zellen gleichmässig mit einer flüssigen Elektrolytmischung befüllt werden.
Entlang des gesamten Fertigungsprozesses kann Antriebstechnik von SEW-EURODRIVE Ihre Produktion optimieren. Seien es Handlingsportale für den Transport im Raum, Hubwerke für die vertikale Verlagerung, Verschiebeachsen oder auch das Handling von Werkzeugarmen in variable Richtungen.
