Mischen
Der Mischprozess stellt den Beginn der Fertigung von Batterieelektroden dar. Das Ausgangsmaterial dafür sind Pulvermaterialien und Lösungsmittel, die im ersten Prozessschritt vermengt werden. Daraus entsteht eine Elektrodenpaste – das so genannte Slurry – das weiter in den Beschichtungsprozess kommt.
Beschichten und Trocknen
Im Beschichtungsprozess wird das zuvor hergestellte Slurry mit geeigneten Verfahren auf eine metallische Trägerfolie aufgebracht. Anschließend wird die beschichtete Elektrodenfolie getrocknet. Damit wird die Elektrode erstmals hergestellt.
Kalandrieren und Laminieren
Beim Kalandrierprozess werden die Elektroden durch zwei Walzen verdichtet. Dabei werden mechanische und elektrochemische Eigenschaften eingestellt. Auf diese Weise lassen sich vorhandene Leistungsparameter von Batterien, beispielsweise ihre Energiedichte, verbessern. Mit der Laminieranlage kann Lithiumfolie auf Kupferfolie laminiert werden.
Zell-Assemblieren
Bei der Zell-Assemblierung werden aus den hergestellten Elektroden mit Hilfe verschiedenster Prozessschritte voll funktionsfähige Batteriezellen gefertigt.
Speichermontage
Flexible Vorrichtungen ermöglichen am Fraunhofer IGCV den Aufbau von Prototypenzellen in unterschiedlichen Typen, Formaten und Größen. Das Resultat sind zum Beispiel Rundzellen, Pouch-Zellen oder prismatische Zellen.
Die fertiggestellten Batteriezellen werden am Fraunhofer IGCV im weiteren Verlauf für ihren Bestimmungszweck verbaut und direkt weiter in das Modul und die Batteriespeicher (Packs) integriert.
Insbesondere Polymere-Festkörperbatterien versprechen einen hohen Nutzen für eine Vielzahl von Anwendungen. Um allerdings die steigenden Anforderungen an Speicher abdecken zu können, verarbeitet das Fraunhofer IGCV nicht nur klassische Lithium-Ionen-Batterien sondern auch innovative Materialien, wie Festkörper-Batterien oder Natrium-Ionen-Batterien. Die verschiedenen Speicher- bzw. Zellkapazitäten haben je nach Anwendung verschiedene Vor- oder auch Nachteile und können möglichst flexibel je nach Anwendungsfall ausgelegt werden.
Formieren und Zelltest
In einer Art Endkontrolle werden neben Maschinendaten auch Materialeigenschaften zur Beurteilung der Qualität der Produkte und Prozesse mit geeigneten Messmethoden aufgezeichnet und ausgewertet.
Das Formieren, Zyklisieren und Testen der Performance von Zellen sowie Sicherheitstests an neuen Batteriezellen, Modulen und Packs sind ein wesentlicher Bestandteil jeder Batterieproduktion. Insbesondere die Abuse-Tests nach UN 38.3 muss jedes neue System bestehen. Für diese und weitere sicherheitskritische Tests sind spezielle Testlabore als Betonbunker im Außenbereich des TZ10 in Planung.