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Forschung: Individuelle Batterieformate für optimale Raumanpassung

© KIT© KIT

Karlsruhe - Bislang werden Lithium-Ionen-Zellen nach standardisierten Formaten und in starren Systemen hergestellt. Dadurch können die vorhandenen Räume für die Installation der Batterien, z.B. in Autos, nicht optimal genutzt werden. Das soll sich in Zukunft ändern.

Forschende des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickeln gemeinsam mit Partnern aus der Wissenschaft ein agiles Produktionssystem, mit dem sich Batteriezellen vollständig format-, material- und stückzahlflexibel herstellen lassen. Die im Januar 2021 gestartete zweite Stufe des Projektes – AgiloBat2 – fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit insgesamt 14,5 Millionen Euro.

Flexibel anpassbar Batteriezellen im verfügbaren Bauraum
Weltweit steigt die Relevanz der Batterieforschung. Bisher weitgehend unbeachtet blieb dabei die Frage, wie sich Batterien an den verfügbaren Bauraum anpassen lassen können. „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 AgiloBat2 arbeiten wir am KIT gemeinsam mit unseren Partnern aus der Wissenschaft daran, dass eine solche Produktion am Wirtschaftsstandort Deutschland möglich wird. Denn mit einem agilen Produktionssystem lassen sich Batteriezellen künftig individuell an die jeweiligen Anforderungen anpassen – und das wird viele neue Möglichkeiten eröffnen.“

Projekt AgiloBat2 – Umsetzungsphase läuft seit Januar 2021
Vor knapp einem Jahr startete AgiloBat1 als reine Entwicklungs- und Konzeptphase im Rahmen des vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg (MWK) geförderten Innovationscampus Mobilität der Zukunft (ICM). Seit Januar 2021 läuft das zweite, vom BMBF im Rahmen des Batterie-Kompetenzclusters Intelligente Batteriezellproduktion (InZePro) geförderte Teilprojekt AgiloBat2 und damit die Umsetzungsphase. Alle in der Umsetzung gewonnenen Erkenntnisse fließen in das Entwicklungsprojekt zurück und werden dort wieder aufgegriffen, teilte das KIT mit.

Zunächst wird ein flexibles und wandelbares Gesamtdesign der Produktionsanlage erstellt. Die Wandelbarkeit des Produktionssystems 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.

Erprobungsphase ab 2022
Das neue, agile Produktionssystem unterscheidet sich von etablierten starren Produktionslinien erheblich und ist skalierbar. „Dadurch werden wir in der Lage sein, wirtschaftlich kleine bis mittlere Stückzahlen, verschiedene Materialien und Formate abzubilden,“ so Professor Jürgen Fleischer, Leiter des wbk Instituts für Produktionstechnik am KIT. Wirtschaftlich kleine bis mittlere Stückzahlen, verschiedene Materialien und Formate können durch standardisierte Roboterzellen erreicht werden, die die Produktionsmodule aufnehmen. Dort finden dann die eigentlichen Prozessschritte statt, die unterschiedliche Formatgrößen ermöglichen und bereits während des Produktionsprozesses vielfältige Qualitätssicherungsschritte vornehmen und so Ausschuss vermeiden.

Ab dem Jahr 2022 beginnt die Erprobungsphase der modularen Anlagen. Diese endet mit einem final bewerteten agilen Produktionssystem und dem dazugehörigen Zellverbunddesign mit dem Abschluss beider Projekte Ende 2023.

© IWR, 2021


09.03.2021

 



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