Digitale Zwillinge für Batteriefabriken Fertigungsverfahren für Batterien verbessern

Das Ziel des kürzlich gestarteten EU-Projekts BATTwin, an dem die Universität Oldenburg beteiligt ist, besteht darin, eine leistungsstarke und nachhaltige europäische Produktion von Lithium-Ionen-Batterien aufzubauen, um Europa von anderen Industrienationen unabhängig zu machen.

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13.03.2024

Eine leistungsfähige sowie nachhaltige europäische Produktion von Lithium-Ionen-Batterien aufzubauen und so Europa unabhängig von anderen Industrienationen zu machen – das ist das Ziel des kürzlich gestarteten EU-Projekts BATTwin. Mit Hilfe von digitalen Zwillingen sollen Ausschuss, Energiebedarf und Emissionen der Zellproduktion reduziert werden, um die Herstellung von Batterien effizienter und umweltfreundlicher zu machen.

Die von dem Oldenburger Informatiker Prof. Dr. Andreas Rauh geleitete Abteilung „Verteilte Regelung in Vernetzten Systemen“ untersucht im Projekt, wie sich die Produktion fehlerhafter Batteriezellen vermeiden lässt. Aktuell liegt die Ausschussrate bei der Batterieproduktion bei rund zehn Prozent. Um diesen Anteil zu reduzieren, entwickeln die Forschenden an physikalischen Prozessen orientierte Modelle der einzelnen Stufen der Zellproduktion und koppeln diese mit datengetriebenen Verfahren.

Ziel ist es, damit sowohl zu ermitteln, wie gut Batterie-Produktionslinien arbeiten, als auch mögliche Fehler vorherzusagen. Zu diesem Zweck sammeln und verwalten die Modelle Daten zur Prozessführung und charakterisieren Unsicherheiten im Fertigungsprozess, die die Qualität beeinflussen. Das ermöglicht es, das Fertigungsverfahren schrittweise zu verbessern und wichtige Stellgrößen nicht nur während der Entwurfsphase, sondern auch im laufenden Betrieb zu optimieren.

Experimentelle Testung von Ladevorgängen

Rauh und sein Team bauen parallel zu diesem Projekt eine Laborinfrastruktur auf, um Lade- und Entladevorgänge einzelner Batteriezellen an einem eigenen Prüfstand experimentell testen zu können. Diese Vorrichtung erlaubt es dem Team, die eigenen Modelle zu überprüfen. Diese sollen aus im Betrieb unmittelbar verfügbaren Messungen beispielsweise Rückschlüsse auf die Batterieleerlaufspannung ermöglichen, und daraus ableiten wie gut der Zustand einzelner Batteriezellen ist und wie schnell ihre Alterung voranschreitet.

Bereits 2022 war die Fakultät II – Informatik, Wirtschafts- und Rechtswissenschaften der Universität Oldenburg an einem wichtigen Vorstoß in Sachen Batterieforschung beteiligt. Als Gründungsmitglied der Upcell European Battery Manufacturing Alliance, einer gemeinnützigen Vereinigung mit insgesamt 87 Partnern, setzt sie sich die dafür ein, eine unabhängige europäische Batterieindustrie aufzubauen. Im jetzt bewilligten EU-Projekt ist Upcell als Partner beteiligt.

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