Skalierte Laserstrukturierung und -trocknung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren zur Steigerung der Leistungsfähigkeit

Das Forschungsvorhaben „LaserScale“ verfolgt das Ziel, ein innovatives Anlagenkonzept zur Reduzierung der Produktionskosten bei gleichzeitiger Erhöhung der Produktqualität für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) umzusetzen. Das energieeffiziente Anlagenkonzept soll dabei die Steigerung der Energie- und Leistungsdichte von LIBs ermöglichen. Durch die Kombination der Laserstrukturierung mit flexibler Lasertrocknung soll hierbei zugleich eine Prozesseffizienzsteigerung realisiert werden. Dies adressiert gleichzeitig das Thema Nachhaltigkeit im Sinne einer „grünen Batterie“.

Das innovative Anlagenkonzept soll die Steigerung der Energie- und Leistungsdichte von Lithium-Ionen-Batterien ermöglichen, indem Mikrostrukturen mit Hilfe von Laserstrahlung in die Elektroden eingebracht werden. Die flächige Strukturierung des Elektrodenmaterials soll dabei über den Einsatz eines Multistrahl-Multiscanner-Moduls eruiert werden. Durch die Kombination der Laserstrukturierung mit einer flexiblen Lasertrocknung soll sich zudem eine Prozesseffizienzsteigerung erreichen lassen. Für die Trocknung der beschichteten Elektrodenfolien sind sogenannte Oberflächenemitter vorgesehen, die eine dynamische Anpassung und Regelung der Temperaturverteilung zur zielgerichteten Trocknung der Elektroden ermöglichen. Mit Hilfe der Einbindung einer datengetriebenen Prozesssteuerung sollen wesentliche Prozessdaten erfasst und entsprechend dem optimalen Systembereich angepasst werden. Ein Schwerpunkt des Forschungs-Teams liegt außerdem auf der Skalierung der zugrundeliegenden Laserverfahren in Richtung einer industriellen Anwendbarkeit.

Ziel des Projekts „LaserScale“ ist die Entwicklung des innovativen Anlagenkonzepts zur Steigerung der Energie- und Leistungsdichte von Lithium-Ionen-Batterien. Zusätzlich soll die Prozesseffizienz durch die Kombination der Laserstrukturierung mit flexibler Lasertrocknung gesteigert werden. Ein weiteres Ziel stellen die Skalierung der zugrundeliegenden Laserverfahren auf industrielle Anwendbarkeit sowie die Übertragung in eine digitale Prozessumgebung dar.