Skip to main content
  • IntelliSpin

    Intelligentes Electrospinning in der Zellfertigung mittels Maschinellem Lernen

Motivation

Im Projekt „IntelliSpin“ wird ein alternativer Prozessschritt zur Erhöhung der Flexibilität bei der Lamination von Lithium-Ionen-Akkumulatoren untersucht. Im Speziellen werden nicht laminierfähige Separatoren betrachtet, welche zur Lamination befähigt werden sollen. Dies wird durch die Electrospinning-Technologie, welche das Einbringen einer dünnen Polymerschicht ermöglicht, erreicht. Die eingetragene Schicht, ein Nanofaser-Vlies, zeichnet sich einerseits durch eine hohe Porosität und andererseits durch eine geringe Massenbeladung aus – ideale Eigenschaften für eine passive Laminationsschicht in Lithium-Ionen-Akkumulatoren. So können die Vorteile der Lamination auch bei ursprünglich nicht laminierfähigen Separatoren ermöglicht werden.

Projektgegenstand

Im Bereich der Produktion von Lithium-Ionen-Akkumulatoren liegt der Fokus des Projektes „IntelliSpin“ auf der Lamination – dem Herstellen einer permanenten mechanischen Verbindung von Elektroden und Separatoren. Eine Möglichkeit, solch einen mechanisch belastbaren Verbund auch bei nicht laminierfähigen Separatoren zu ermöglichen, stellt die Oberflächenmodifikation durch das Einbringen einer dünnen Polymerschicht dar. Solch eine dünne Schicht wird bei Electrospinning-Prozessen als Nanofaser-Vlies mit geringer Massenbeladung aufgetragen. Im Projekt wird die Anwendung des neuartigen Beschichtungsverfahrens hinsichtlich seiner Verwendbarkeit in der Zellfertigung untersucht. Hierfür werden Versuchsserien durchgeführt, um den Einfluss der Nanofaser-Schicht in der Lithium-Ionen-Zelle zu ergründen. Des Weiteren wird eine neuartige Prozessbeobachtung entwickelt, welche die Optimierung und damit einhergehende Industrialisierung von Electrospinning-Prozessen in der Zellfertigung beschleunigt.

Ziele

Das übergeordnete Ziel im Projekt „IntelliSpin“ stellt die industrielle Befähigung der Prozesskombination Electrospinning-Lamination dar. Hierfür werden in Produktionskampagnen Zellen, welche mittels Electrospinning laminiert wurden, hinsichtlich ihrer elektrochemischen Eigenschaften analysiert. Dabei soll als Teilziel der Einfluss der eingebrachten Nanofaser-Schicht in einer laminierten Zelle sowohl bewertet als auch optimiert werden. Ein weiteres Teilziel stellt die Optimierung der Prozesskombination selbst durch eine kontinuierliche Datenerfassung dar, welche ein erweitertes Verständnis der Prozesszusammenhänge schaffen soll. Als letztes Teilziel wird die Bewertung der Stabilität von Electrospinning-Prozessen durch eine neuartige Prozessbeobachtung und deren Auswertung angestrebt. Dies ist ein notwendiges Kriterium für den industriellen Einsatz von Electrospinning in der Herstellung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren.

Kontakt

Prof. Dr. rer. nat. Karl-Heinz Pettinger
Hochschule für angewandte Wissenschaften Landshut (HAWL)
Technologiezentrum Energie (TZE), Wiesenweg 1
94099 Ruhstorf an der Rott
Tel.: +49 8531 914044 11
E-Mail: karl-heinz.pettinger@haw-landshut.de

Projektlaufzeit

01.01.2021-31.12.2023

Themenfeld

Digitalisierung

Projektpartner

Hochschule für angewandte Wissenschaften Landshut (HAWL)
Technologiezentrum Energie (TZE)
Wiesenweg 1, 94099 Ruhstorf an der Rott
Vertreten durch Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger
www.haw-landshut.de

Technische Universität München
Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb)
Boltzmannstr. 15, 85748 Garching b. München
Vertreten durch Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Daub
www.mec.ed.tum.de/iwb