TUM forscht an Zellfertigung Themengruppe »Batterieproduktion« am iwb

Fertigung innovativer Batteriezellen am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München (TUM).
Fertigung innovativer Batteriezellen am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München (TUM).

Das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München (TUM) wurde um die Themengruppe »Batterieproduktion« erweitert. Das Ziel ist, durch Bündelung und Ausbau der Kompetenz die Batterieforschung und -produktion von morgen zu stärken.

Leistungsfähige elektrochemische Energiespeicher sind für Anwendungen in der E-Mobilität 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 ermöglicht die Produktion verbesserter und kostengünstiger Batteriezellen.

Die neugegründete Themengruppe »Batterieproduktion« der Technischen Universität München 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 an der Forschungsproduktionslinie des Instituts für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) durchgeführt.

Die Forschungsschwerpunkte lauten wie folgt:

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 Institut 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, kommen innovative Qualitätssicherungsmethoden und eine datenbasierte Prozessüberwachung zum Einsatz.