Platzsparende Batteriefertigung: Neue Konzeptfabrik

Die Maschinenbauer Dürr und Grob haben eine neue Konzeptfabrik für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batteriezellen entwickelt, die 50 % weniger Produktionsfläche und Energie benötigt. Vorgestellt wurde sie auf der diesjährigen Messe „The Battery Show Europe“ in Stuttgart. Im Fokus stehen die Trockenbeschichtung der Elektroden sowie eine Z-Faltertechnologie für die Zellassemblierung mit integriertem Notching.

Die Zusammenarbeit zwischen Dürr und Grob im Bereich der Produktionstechnologie für Lithium-Ionen-Batterien begann im Jahr 2022. Ziel sei es, sich als Systemanbieter für Batterieproduktionsanlagen in Europa und Nordamerika zu etablieren. Laut German Wankmiller, CEO der Grob-Gruppe, decken die Unternehmen mit ihrem erweiterten Portfolio „gemeinsam nahezu die gesamte Wertschöpfungskette für die Batteriezellfertigung mit eigenen Technologien ab“. Die Trockenbeschichtung und die Z-Falter-Technologie sollen die nächste Generation der Batteriezellfertigung darstellen, so Dr. Jochen Weyrauch, CEO der Dürr AG. Dank dieser Technologien benötige die Produktion „50 % weniger Platz und Energie“, was zu höherer Flächeneffizienz und niedrigeren Betriebskosten für die Kunden führen soll.

Trockenbeschichtung der Elektroden

Im Activated Dry Electrode-Prozess wird statt eines konventionellen Slurrys ein trocken angemischtes Aktivmaterial verwendet. Dieses Pulvergemisch wird zu einem freistehenden Film gepresst und anschließend beidseitig auf die Kollektorfolie laminiert. Durch den Wegfall des Trocknungsprozesses und der Lösungsmittelaufbereitung würden Platz, Energie und Kosten eingespart. Das freistehende Filmmaterial könne vollständig in den Produktionsprozess zurückgeführt werden, was die Materialeffizienz steigere. Zudem sorge eine geringere Kraft bei der Laminierung dafür, dass die Folie nicht verformt werde, was die Verarbeitbarkeit für das nachgelagerte Notching und Stacking verbessere.

Z-Faltertechnologie für Zellassemblierung

Die neue Generation des Z-Falters integriert den Notching-Prozess und ermöglicht eine höhere Leistungsfähigkeit bei gleichzeitig geringerem Platzbedarf. Der Separator werde mit niedriger Bahnspannung über wenige Umlenkrollen geführt, was die Stabilität und Zuverlässigkeit der Anlagentechnik erhöhe. Durch hochwertige Magaziniertechnik der Elektroden erreiche die Anlage eine Verfügbarkeit von 95 %.

Elektrolytbefüllung mit Hochdruck

Dürr hat einen Prozess entwickelt, bei dem Batteriezellen in einem Schritt ohne Restgas befüllt werden. Der Elektrolyt werde mit einem Druck von bis zu 30 bar direkt in die Zellen gefüllt, was den aktuellen Industriestandard übertreffe. Dies ermögliche eine präzise Dosierung und verkürze den Befüllvorgang sowie das anschließende Eindringen des Elektrolyts in das Aktivmaterial.

Digitalisierung des Produktionsprozesses

Die Anlagentechnik von Dürr und Grob werde durch eine digitale Abbildung des Produktionsprozesses ergänzt. Ein digitaler Zwilling erlaube die Simulation der gesamten Fabrik bereits in der Planungsphase. Die Daten aus der Simulation würden in die MES/MOM-Software der Dürr-Tochter iTAC einfließen. Diese ermögliche die Steuerung und Planung aller Produktionsschritte, wobei die Rückverfolgbarkeit und Qualitätsanalyse wichtig seien, um Fehler zu vermeiden und eine hohe Gesamtanlageneffektivität zu erreichen.

Optimierungen im Nassbeschichtungsprozess

Auch im Nassbeschichtungsprozess habe Dürr seine Technologien hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz weiter optimiert. Durch die Automatisierung des Beschichters und der Schlitzdüsen werde ein geschlossener Regelkreis für die Schichtdicke gebildet. Mit Lasertrocknern könnten Batteriehersteller eine um 50 % schnellere Bahngeschwindigkeit und besonders energieeffizientes Trocknen erreichen. Die Elektrodenbeschichtung werde anschließend mit Kalandriermaschinen verdichtet, wobei die Maschinen der Dürr-Tochter Ingecal besonders präzise mit „Dynamic Gap Control“ arbeiten.

Die Konzeptfabrik von Dürr und Grob wurde auf der Battery Show Europe 2025 vom 3. bis 5. Juni in Stuttgart als physisches 3D-Modell präsentiert. Zudem stellt Dürr erstmals sein neues Namenskonzept vor: Die Produkte zur Elektrodenbeschichtung und Elektrolytbefüllung werden unter „X.Cellify“ zusammengefasst.