Intelligentes Mischen und Trocknen

Nach aktuellem Stand der Technik ist die Qualitätssicherung für die Prozesse Mischen und Trocknen unzureichend implementiert und basiert in hohem Maße auf Empirik. Durch fehlende Analysemethoden ist das Verständnis der Prozesse Mischen und Trocknen der Beschichtung sowie deren Wechselwirkung limitiert. Rückschlüsse auf den Misch- bzw. Trockenprozess sowie auf potentielle Fehlerursachen können erst durch eine elektrochemische Auswertung der Zellen nach den zeit- und kostenintensiven Produktionsprozessen gezogen werden. Auch die Einflüsse der Atmosphäre bei der Lagerung von Pulvermaterialien sind nicht ausreichend untersucht, sodass keine klaren Anforderungen an die Atmosphäre im Lagerraum bekannt sind. Um sicherzugehen, werden in der Industrie oftmals hochkonditionierte Atmosphären eingesetzt, die nur durch einen hohen Energie- und Kostenaufwand aufrechterhalten werden können.

Mit Hilfe innovativer Inline-Messmethoden und Anlagentechnik wird im Rahmen des Projektes „InMiTro“ ein Gesamtkonzept zur Qualitätssteigerung und Vertiefung des Verständnisses der Prozessschritte Pulverhandhabung, Mischen und Trocknen und ihrer Zusammenhänge erzeugt. Neben einer umfassenden Untersuchung der Umgebungsbedingungen beim Pulverhandling wird auch eine allgemeine Analysemethode zur Bestimmung der Mischqualität entwickelt, die eine Übertragbarkeit auf unterschiedliche Material- und Mischsysteme ermöglicht. Der Trocknungsprozess wird durch den Einsatz eines Infrarot-Flächenlasers erweitert, welcher den gezielten, intensiven Energieeintrag zu bestimmten Zeitpunkten während des Trocknungsprozesses ermöglicht. Zusätzlich wird ein kombinierter Nahinfrarot-Wirbelstromsensor zur Inline-Überwachung des Trocknungszustandes entwickelt. Das Projekt konzentriert sich somit auf drei qualitäts- und kostenkritische Aspekte in der Batteriezellproduktion und zielt darauf ab, durch die Bereitstellung von Analysemethoden, Anlagentechnik und Prozessverständnis einen wesentlichen Beitrag zu einer wirtschaftlich und ökologisch nachhaltigen Batterieproduktion zu leisten.

Durch eine umfassende Untersuchung der Umgebungsbedingungen bei der Pulverhandhabung soll die Verwendung von Trockenraum- bzw. Inertgasatmosphäre bei der Materiallagerung auf ein Minimum reduziert werden. Die Qualitätssicherung durch die neuen Messmethoden und die damit mögliche Analyse garantieren eine frühzeitige Erkennung von Fehlerbildern, welche zu einer Reduzierung des Ausschusses führt. Außerdem wird ein gezieltes Steuern der Prozesse Mischen und Trocknen ermöglicht, wodurch Prozesszeit und Energieeintrag reduziert werden können und sich die Anlagen flexibel betreiben lassen. Neben den gesenkten Produktionskosten ermöglicht dies ein schnelles Reagieren auf Markt- und Technologieeinflüsse. Die entwickelten Methoden können den Zellhersteller bei der Verarbeitung verschiedener Materialien und Elektrodendesigns unterstützen, weil sich dadurch der hohe Einstellaufwand der Anlagenparameter reduziert.