Geringere Trocknungszeit Neues Laserverfahren macht Batterieproduktion deutlich sparsamer

Batterien energieeffizienter herstellen: In ihrem Whitepaper berichten die RWTH und Trumpf von Experimenten mit einem neuen Laserverfahren, das dabei hilft.

Bild: RWTH Aachen
17.06.2024

Die RWTH Aachen hat experimentell nachgewiesen, dass sich die Trocknungszeit bei der Herstellung von Batterieelektroden durch ein neuartiges Laserverfahren deutlich verringern lässt. Das macht Prozesse wesentlich energieeffizienter und kostengünstiger. Die Ergebnisse der Studie stehen nun in einem Whitepaper zur Verfügung.

Am Lehrstuhl Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) der RWTH Aachen ist die positive Wirkung eines neuartigen Laserverfahrens auf die Trocknungszeit in der Batterieproduktion nachgewiesen worden. Hintergrund des Forschungsprojekts war die Tatsache, dass Lithium-Ionen-Batterien mit mehr als 31 Prozent Gesamtanteil immer noch die mit Abstand kostspieligste Komponente von Elektrofahrzeugen sind – auch wegen des hohen Energieverbrauchs, die der Trocknungsprozess der Elektroden verursacht.

„Dieser Prozessschritt ermöglicht eine wesentlich energieeffizientere, hochwertigere und kostengünstigere Herstellung von Batterien“, sagt PEM-Leiter Prof. Achim Kampker zum neuen Verfahren. Es erlaube eine signifikante Reduktion der Trocknungszeit bei mindestens gleicher Qualität gegenüber dem aktuellen Stand der Technik. Sogenannte VCSEL-basierte Laser-Heizsysteme sollen sowohl die Betriebskosten als auch den CO2-Verbrauch um bis zu 40 Prozent verringern. Außerdem lasse sich der Equipment-Aufwand bei gleichbleibender Elektroden- und Zellqualität um bis zu 50 Prozent reduzieren.

Geringere Stellfläche und bessere Prozesskontrolle

„Die Lasertrocknung bietet viele Vorteile – wie eine verbesserte Energieeffizienz, eine geringere Stellfläche und eine bessere Prozesskontrolle“, sagt Ralph Gudde, Vice President Marketing and Sales bei Trumpf Photonic Components. Die VCSEL-Laserheizsysteme seien modular aufgebaut und verfügen über separate Zonen, was eine genaue Steuerung einzelner Beleuchtungszonen erlaube. Eine weitere besondere Eigenschaft der VCSEL-Module liege in deren Kompaktheit und einem geringen Arbeitsabstand. Dies ermögliche eine einfache Integration auch in bestehende Anlagen.

Die Ergebnisse der experimentellen Studie, die der RWTH-Lehrstuhl auf einer eigenen Forschungslinie vorgenommen hat, stellt das Institut gemeinsam mit seinem Spin-off PEM Motion und dem Unternehmen Trumpf im Whitepaper „VCSEL-Lasertrocknung in der Batterieproduktion“ vor. Präsentiert wird es auch auf der Battery Show Europe in Stuttgart vom 18. bis 20. Juni 2024.

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