Integration des Vereinzelungs- und Stapelbildungsprozesses in ein flexibel und kontinuierlich arbeitendes Anlagenmodul für die Li-Ionen Batteriezellfertigung

Eine Herausforderung bei der Planung neuer Batteriewerke ist die frühe Festlegung auf ein spezifisches Zellformat. Dies liegt an der Starrheit heutiger Produktionen, bedingt durch lange Stillstandszeiten und große Rüstaufwände bei Formatwechsel. Um das bestehende Defizit zu adressieren, werden der Stand der Prozess- und Anlagentechnik detailliert analysiert und die derzeitigen Defizite am Beispiel der Vereinzelung und Stapelbildung herausgearbeitet. Darüber hinaus werden eine detaillierte Funktions-, Bewegungs- und Genauigkeitsanalyse von Vereinzelungs- und Stapelbildungsmaschinen sowie diverse Wirkzusammenhangsuntersuchungen durchgeführt. ... mehr
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Konzept zur flexiblen und kontinuierlichen Einzelblattstapelbildung entwickelt, welches die Prozessschritte Vereinzeln und Stapeln integriert und so die Komplexität stark reduziert. Das Konzept wurde in einer prototypischen Anlage umgesetzt und ist in der Lage, einzelne Elektrodenblätter variabler Länge zu vereinzeln und diese präzise auf einem Stapeltisch zu positionieren – ohne signifikante Rüstaufwände und Stillstandszeiten. Das neue Konzept bietet den Zellherstellern eine höhere Flexibilität bei der kurzfristigen Anpassung der Zellformate an aktuelle Marktanforderungen.

One of the greatest challenges in the planning of new battery plants is the early commitment to a specific cell format. This is due to the rigidity of current manufacturing equipment and the immense setup effort and downtimes involved in format changes.
Consequently, a new and flexible machine concept is required, which differs from the
current standard production equipment.
In order to resolve the existing deficit, the state of the art of process and equipment
technology is analyzed in detail and the current deficits in the area of separation and
stack formation are worked out. ... mehrIn addition, a detailed functional, motion and accuracy analysis of separation and stack formation machines is carried out as well as experimental interdependency studies along the separation and stacking process.
Within the scope of this work, a concept for flexible and continuous single-sheet stacking is developed which integrates the process steps of separating and stacking and thus greatly reduces complexity. The concept was implemented in a prototype setup and is capable of separating individual electrode sheets of variable length and positioning them precisely on the stacking table without excessive setup efforts and downtimes.
The new concept offers cell manufacturers greater flexibility in adapting cell formats
according to market demands and provides the conventional machine construction industry a perspective of participating in an existing market environment. The new concept has shown very high precision in terms of electrode sheet dimensional accuracy, positioning accuracy and cut quality and is in the upper range of commercial suppliers.