Effizientere Fertigung großformatiger Batterien

In Zukunft wird zur Energiespeicherung und speziell die Elektromobilität ein steigender Bedarf für großformatige Lithium-Ionen-Batterien erwartet. Mit Automatisierungslösungen von Siemens können Batteriehersteller ihre Kosten senken und die Produktivität steigern.

Siemens kombiniert dazu seine Expertise zum Thema Energiespeicherfertigung mit seinem technologischen Know-how in der Automatisierungs- und Steuerungstechnik. Zusammen mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) will Siemens die Prozesse für die Batteriehersteller künftig weiterentwickeln.

Windenergie- und Solaranlagen produzieren heute schon große Mengen an Strom. Um diesen Strom zum richtigen Zeitpunkt und in der passenden Menge zur Verfügung zu stellen, werden mehr Energiespeicher benötigt. Diese müssen – allen voran Lithium-Ionen-Batterien – kostengünstiger werden und gleichzeitig hohe Qualität haben. Der Herstellungsprozess für zum Teil in Containergröße benötigte Speicher-Batterien steht derzeit noch am Anfang.

Die Chemie in den Zellen ist komplex und empfindlich, daher darf zum Beispiel die Dicke der Beschichtung der Elektrodenfolien idealerweise nur um einen Mikrometer über die gesamte beschichtete Fläche vom Soll abweichen – und das bei einer Herstellgeschwindigkeit von einigen zehn Metern pro Minute.

Für die effiziente Fertigung großformatiger Lithium-Ionen-Batterien hat Siemens große Expertise in Automatisierungs- und Antriebstechnologie sowie bei Fertigungsplanungs- und Konstruktionssoftware. Zum Beispiel erstellt die Siemens-Software für Anlagenplanung digitale Modelle von Fertigungsanlagen.

Damit können frühzeitig Fragen der Anlagendimensionierung für die Fertigung geklärt, der mögliche Durchsatz berechnet und die Effizienz optimiert werden. Die Simulationsergebnisse sind anschließend vollständig auf reale Anlagen übertragbar. Bei voll automatisierten Maschinen werden zudem Qualitätsmesssysteme direkt in die einzelnen Maschinen integriert.

Das KIT und Siemens vereinbarten in einem kürzlich geschlossenen Kooperationsvertrag, an einem übergreifenden Konzept für eine durchgängige Fertigungssteuerung und -überwachung des gesamten Maschinenparks einer Batteriefabrik zu arbeiten. Es soll eine übergeordnete Steuerung entstehen, mit der alle Prozesse von einem zentralen Computer aus online überwacht werden können. Noch in diesem Jahr wird die Steuerung in die ersten Lithium-Ionen-Zellfertigungsanlagen des KIT integriert, um die Vorteile in punkto Produktqualität und Kostensenkung zu zeigen. (IN 2013.01.3)