Um die Energiewende mit dem Ausstieg aus fossilen Antriebstechniken kurzfristig, mittelfristig oder langfristig zu erreichen, gelten Batterien als zentrale Energiespeichersysteme in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen.
Eine neue Studie des Fraunhofer ISI, veröffentlicht in Nature Energy, untersucht, wie Europa seine Batterieproduktion ausbauen und unabhängiger von anderen Teilen der Welt werden kann.
Die neuen Vakuumpumpen erzielen ein Saugvermögen von 6 bis 22 m³/h. Sie sind mit einem Motor der Energieeffizienzklasse IE2 ausgestattet und arbeiten geräuscharm.
Die präzise Zerkleinerung von Batterien ist entscheidend für die Batterieforschung, Qualitätskontrollen und das Recycling. Durch die Zerkleinerung können Verunreinigungen erkannt und die Materialzusammensetzung analysiert werden, was zur Verbesserung der Produktionsprozesse beiträgt. Besonders Lithium-Ionen-Batterien, die in Elektrofahrzeugen und Elektronik weit verbreitet sind, profitieren von diesen Verfahren. Fehler in der chemischen Zusammensetzung können die Sicherheit und Leistung beeinträchtigen, weshalb kontinuierliche Überwachung erforderlich ist. Zudem spielt die Zerkleinerung eine wichtige Rolle im Recyclingprozess, indem wertvolle Rohstoffe wie Lithium, Kobalt und Nickel zurückgewonnen werden, was zur Ressourcenschonung beiträgt.
Das Absacken von Carbon Black zählt zu den anspruchsvollsten Verpackungsprozessen. Traditionelle Methoden stoßen an ihre Grenzen, wenn es darum geht, das ultraleichte Pulver mit niedrigem Schüttgewicht und hohem Lufthaltevermögen zu verpacken. Insbesondere die Kontrolle der Staubemissionen stellt eine besondere Herausforderung dar. Bei Birla Carbon wird der leitfähige Zusatzstoff auf Carbon-Black-Basis für Lithium-Ionen-Batterien durch die präzise Abstimmung von Produkt, Anlage und Verpackung verpackt.
Vom 27. bis 29. November 2024 findet die Veranstaltung „IBPC – International Battery Production Conference“, organisiert durch die Battery LabFactory der TU Braunschweig, im Steigenberger Parkhotel in Braunschweig statt. Ziel der Konferenz ist die Schaffung einer technisch-wissenschaftlichen Plattform auf hohem Niveau, auf der sich ca. 300 Fachleute aus der Industrie, Wissenschaftler/innen und akademische Mitarbeiter/innen über neue Erkenntnisse zur Batterieproduktion austauschen können
Mit der wachsenden Nachfrage nach Elektroautos steigt auch der Bedarf an qualitativ hochwertigen Lithium-Ionen-Batterien. Aus diesem Grund sollten sie im Idealfall bei minimaler Luftfeuchtigkeit und möglichst großer Partikelfreiheit in sogenannten Trockenreinräumen gefertigt werden.
Die Lithium-Ionen-Batterieproduktion birgt einige Sicherheitsrisiken, denn während der Produktionsprozesse können Stäube, brennbare und toxische Gase sowie Dämpfe freigesetzt werden. Diese können die Anlagen und die dort arbeitenden Menschen gefährden. In Batteriefabriken beginnt die Sicherheitsbetrachtung mit einer detaillierten und individuellen Risiko- und Gefährdungsbeurteilung und daraus abgeleiteten Arbeitsschutzmaßnahmen.
Dieser Anstieg der Batterieproduktion wird durch Innovationen in der Kathoden-Zellchemie begleitet, da die Kathode ein zentraler Bestandteil von Lithium-Ionen-Batteriezellen ist. Forschungsarbeiten am Zellmaterial erfordern den Umgang mit Schwermetallen wie Kobalt, der aufgrund seiner Giftigkeit eine umfassende Sicherheitsvorkehrung für die Beschäftigten erfordert. Containment ist im Umgang mit den Batteriematerial ein wichtiger Sicherheitsfaktor.
Bei der Herstellung von Batteriezellen kommt es auf Sicherheit, Hygiene und Präzision an. Die verwendeten Materialien sind zum Teil hochgiftig und leicht entflammbar, weshalb Staubemissionen auf ein Minimum reduziert werden müssen. Gleichzeitig muss die Einhaltung der Rezeptur bei der Herstellung der Batteriemasse gewährleistet sein und das Produkt darf nicht kontaminiert werden. Diese unterschiedlichen Anforderungen in Einklang zu bringen, ist insbesondere bei der Dosierung der Rohstoffe eine Herausforderung.
Batterien mit LFP-Kathoden werden bislang fast nur in China produziert. Um diese Abhängigkeit zu verringern, setzt Lanxess auf zwei alternative Herstellprozesse für LFP-Kathodenmaterial und bietet dafür neue Rohstoffe an. Dazu zählen etwa zwei neue Eisenoxide sowie Eisenphosphat. Ziel ist es, gemeinsam mit Partnern eine Wertschöpfungskette für LFP-Batterien zu schaffen, die westliche Märkte sicher versorgt. Im Fokus stehen dabei unbedenkliche Rohstoffe, Klimafreundlichkeit und ein effizientes Recycling im Sinne von Stoffkreisläufen.
Die Rohstoffe in Batterien machen ein großen Teil der Kosten und der Leistungsfähigkeit einer Batterie aus. Die Qualitätskotrolle der Ausgangsprodukte wie auch der verarbeiteten Materialien im Prozess sowie auch von recycelten Batteriewerkstoffen trägt daher erheblich zur Kosteneffizienz der Batterieproduktion bei. Kerstin Dreblow und Sabrina Hakelberg geben im Interview mit CITplus einen Überblick über die Möglichkeiten von Deutsche Metrohm Prozessanalytik, um die Batterieindustrie für mehr Effizienz und Performance zu unterstützen.
Aktuelle Herausforderungen wie eine nachhaltige Produktion von qualitativ hochwertigen Batterien bei gleichzeitig kosteneffizienter Herstellung beeinflussen die Entscheidungen von Batterieherstellern deutlich. Neue Entwicklungen und Verfahren, die die Produktion von Batteriemassen optimieren können, werden zu bestimmenden Komponenten. Systemlieferanten bieten Herstellern umfassende Lösungen und Gesamtsysteme mit reduzierten Schnittstellen, um die Herstellung deutlich zu optimieren.
Das in Itzehoe, Tübingen und Detroit ansässige Unternehmen CustomCells setzt auf eine konsequente Innovationskultur, um im globalen Wettbewerb der Batteriezellhersteller zu bestehen. Aber wie gestaltet sich diese Kultur und welche Perspektiven sind dabei am wichtigsten? Jan Diekmann, Vice President im Bereich Innovation bei CustomCells, erläutert die Strategie des Zellherstellers im Interview.
