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Festkörperbatterien nutzen im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien einen festen Elektrolyten. Das musst bei der Produktion berücksichtigt werden. (Bild: Justsuper - stock.adobe.com)

Zusammen mit dem UK-Unternehmen Ilika Technologies, einem Unternehmen im  Bereich der Festkörperbatterie-Technologie für Elektrofahrzeuge, hat Comau eine von der britischen Regierung finanzierte einjährige Studie zu Maschinen und Prozessen für die Herstellung von Festkörperbatterien mit oxidischen Elektrolyten mit einem Umfang von ca. 100 MWh pro Jahr erfolgreich abgeschlossen.

Comau unterstützte Ilika bei der Entwicklung eines Herstellungsprozesses, sowohl auf Laborgröße als auch in industriellem Maßstab, mit Schwerpunkt auf der Nutzung der vorhandenen Technologien und Maschinen, der nur geringe Anpassungen und dementsprechend reduzierte Investitionen erfordert. Für die noch nicht vorhandenen Technologien entwickelte Comau einige Prozess- und Maschinenkonzepte, die in der zweiten Phase des Projekts industrialisiert werden sollen.

Die Studie hat ergeben, dass die Mehrheit (zwei Drittel) aller Produktionsschritte von Festkörperzellen auf Standardmaschinen oder Maschinen, die für die Herstellung von herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien mit Flüssigelektrolyt verwendet werden, mit nur geringfügigen Anpassungen ausgeführt werden können. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass nur sehr wenige Prozessschritte für die Entwicklung von Festkörperbatterien-spezifischen Maschinen erforderlich ist.  

Die Produktionssteigerung wird bei Ilika in drei Phasen erfolgen. In einer ersten, bereits eingeleiteten, wird die Produktion auf zwei MWh pro Jahr bis Ende 2023 gesteigert. Dieses Ziel wird durch die Erweiterung des aktuellen Werks in Hampshire, UK, mit Finanzierungen aus 2021 erreicht.

Was hat Comau unternommen, um den Ausbau der Batteriekapazitäten, insbesondere in Europa, zu fördern?

Comau arbeitet mit verschiedenen Unternehmen zusammen, um die Verbreitung der Produktion von Lithium-Ionen- und Festkörperbatterien der nächsten Generation zu unterstützen, darunter die Automotive Cells Company (ACC), ein Joint Venture zwischen Stellantis, TOTAL/Saft und Mercedes-Benz. Comau hat ein flexibles Produktionssystem für die Herstellung von 8- und 16-Zellen-Batteriemodulen der nächsten Generation konzipiert und entwickelt, das die Produktionskosten senken und es ACC ermöglichen wird, bis zum Jahr 2024 jährlich bis zu 8 Gigawattstunden zu produzieren. Die Lösung nutzt auch das europäische Netzwerk von Comau und garantiert so die lokale Beschaffung von Technologie, Hilfsausrüstungen und Komponenten für die fünf Fertigungslinien, von denen drei beide Modelle und zwei speziell für die 8-Zellen-MEB-Linien produzieren.

Gibt es mehr Informationen welche Produktionsschritte für die Feststoffbatterie noch entwickelt wurden, welche angepasst wurde und wie die Anpassung ausgesehen hat bzw. wie umfangreich sie waren?

Das Projekt mit Ilika sollte dazu beitragen, die Kapazitäten des Unternehmens von einer Laborproduktion auf Verfahren und Fertigungstechnologien im Pilotmaßstab zu erweitern. Dazu gehörte die Überprüfung der Machbarkeit der Prozesse, der kritischen Punkte, der verfügbaren Technologien und die Festlegung eines Konzepts für die neuen Prozesse.

Das Ergebnis der ersten Phase war ein detaillierter Plan, der den Anpassungsplan und die Anforderungen für mehrere bestehende Prozesstechnologien sowie die Entwicklung völlig neuer Technologien darstellte.

Etwa 40 % der Schritte sind dem Stand der Technik sehr ähnlich, während 30 % der Schritte geändert werden müssen und weitere 30 % von Grund auf neu entwickelt werden müssen. Einzelheiten sind natürlich mit der geschützten Produkttechnologie verbunden und können nicht offengelegt werden.

Brendan McCarthy, Operations Director bei Ilika, über die Skalierung der Goliath-Festkörperbatterien

Warum setzt Comau auf die Feststoffbatterie? Welche Vorteile sieht das Unternehmen oder sieht es sich „nur“ als Dienstleister in der Produktion?

Die Forschung und Entwicklung künftiger Zellgenerationen ist in vollem Gange. Der derzeitige Stand der Technik wird noch einige Jahre halten, aber der Bedarf an höheren Reichweiten, schnelleren Ladezeiten, verbesserter Sicherheit, Kostensenkung und nicht zuletzt einer umweltfreundlicheren Produktionskette (vom Rohstoff bis zum Recycling) wird viele Veränderungen und neue Produkte vorantreiben.

Comau beschäftigt sich mit verschiedenen möglichen Entwicklungen der "Technologie der nächsten Generation", um auf die Bedürfnisse der Kunden eingehen zu können, insbesondere wenn Produktionsanlagen im Giga-Maßstab benötigt werden.

Was fehlt laut Comau noch, dass die Produktion von Feststoffbatterien in Serienfertigung gehen kann?

Derzeit fehlt es noch an einer zuverlässigen Technologie, die den oben genannten Anforderungen in vollem Umfang gerecht wird, aber genau daran arbeiten wir, und wir gehen davon aus, dass wir sie bald haben werden.

E-Mobility: Batterie und Sicherheit

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(Bild: AdobeStock_277540900)

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