Fakultät Fahrzeugtechnik
In der Manufaktur können alle Arbeitsschritte für den Aufbau von Laborzellen per Hand durchgeführt werden. Es können individuelle Materialien und Mischungsverhältnisse auf die Ableiterfolien aufgetragen werden. Dies macht es möglich, verschiedene Einflüsse auf das Verhalten der Zellen zu untersuchen, welches direkt mit dem Zellmaterial zu tun hat.
Der Aufbau der Zellen ist in den folgenden Arbeitsschritten dargestellt:
Nach dem Abwiegen der Rohkomponenten sowie dem Anmischen der Slurrys für Anoden- und Kathodenmaterialen wird ein Planeten-Zentrifugalmischer benutzt, um die einzelnen Materialien agglomeratfrei zu vermischen.
Die Beschichtung der Ableiter erfolgt durch das Auftragen der Slurrys und anschließendes Rakeln. An dem Rakel kann die Schichtdicke auf 10um genau eingestellt werden. So sind Auftragungen von feinen Schichtdicken möglich.
Die Elektroden werden getrocknet und der Schichtdickenverlauf analysiert. Sobald die Folien oberflächlich getrocknet sind, können sie weiterverarbeitet und gestanzt werden.
Die Coin-Zellen haben nach dem Stanzen einen Durchmesser von 18mm. Dabei können aus einer Folie mehrere Elektroden gefertigt werden. Es erfolgt eine Schichtdickenkontrolle sowie Massenbestimmung.
Die Elektroden werden anschließend unter Druck verdichtet. Dieser Prozessschritt wird in der Manufaktur mit einer hydraulischen Presse durchgeführt. In der Industrie kommen dafür Kalander zum Einsatz. Abschließend erfolgt auch hier eine Schichtdickenkontrolle.
Die oberflächlich trockenen Elektroden werden nachfolgend über 24 Stunden in einem Vakuumtrockner getrocknet, um die Restfeuchtigkeit aus dem Material zu entfernen.
Zusammenbau der Zellen in einer mit Argon gefüllten Glovebox. Die Glovebox stellt sicher, dass beim Zusammenbau keine Feuchtigkeit in die Zellen eindringen kann.
Anschluss der Zellen mit Galvanostaten bzw. Potentiostaten, wobei die Zellen anschließend zyklisiert werden (Ladung und Endladung). Dabei werden Parameter wie z.B. die C-Rate der Zelle festgelegt. Des Weiteren wird die SEI-Bildung beobachtet.
In der Software können verschiedene Lade- und Entladeströme eingestellt werden. Eine Simulation von verschieden Lebenszyklen der Zellen ist so möglich.
Das Verhalten der Zellen in Bezug auf ihre Kapazität, Performancedaten und Alterung können anschließend analysiert.
Des Weiteren bestehen verschiedene Möglichkeiten, die Zellen mittels optischer Messtechnik zu analysieren:
Es können sowohl 18650 Zellen als auch andere Zellarten wie z.B. Pouchzellen getestet werden.
Dabei wird ein Nagel mit einer maximalen Vorschubskraft von 3 kN und einer Mindestgeschwindigkeit von 8 cm/s (siehe SAE J2464) in eine Batteriezelle getrieben.
Der Prüfstandsaufbau umfasst:
Wir suchen im Rahmen der Batteriezellmanufaktur in der Arbeitsgruppe Fahrzeugthermodynamik und alternative Antriebe Studierende für Studien-/ Bachelor- oder Masterarbeiten. Ein Praxissemester ist in der Batteriezellmanufaktur ebenfalls möglich. Wenn Sie Interesse haben in diesem zukunftssicheren Bereich zu arbeiten bewerben Sie sich gerne bei:
Prof. Dr.-Ing. habil. Robin Vanhaelst
Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften
Fakultät Fahrzeugtechnik
Arbeitsgruppe Fahrzeugthermodynamik und alternative Antriebe
Kleiststraße 26
38440 Wolfsburg
Raum: F-125
Telefon: +49 (0) 5361 - 8922 21190
E-Mail:
r.vanhaelst@ostfalia.de
