Trocken gelegt – Batteriezellfertigung im Trockenraum

Artikel vom 29. November 2013  

Batteriezellfertigung im Trockenraum

Reine Elektrofahrzeuge sind teurer als Autos mit Verbrennungsmotor, denn die Batterie ist ein großer Kostenfaktor und macht etwa 30 bis 40 Prozent des Gesamtpreises aus. Um diese Kosten zu senken, entwickelt die Automatisierungsindustrie eine massentaugliche Serienproduktion der Autobatterien. Vor allem bei der Fertigung von Lithium-Ionen-Batterien stellt die Zellfertigung einen besonders hohen Anspruch an die Produktionstechnik, denn hier ist das Risiko am größten, die empfindliche Zellstruktur zu beschädigen.

Kleinste Verunreinigungen vermeiden

Verunreinigungen mit Feuchtigkeit aus der Luft können die Batterieleistung verringern. Neben der Luftfeuchtigkeit ist bei der Batteriefertigung darauf zu achten, dass das Elektrodenmaterial während der Produktion nicht verschmutzt wird. Im Besonderen eine Verunreinigung durch Kupfer, Nickel und Zinn kann beim Lade- bzw. Endladeprozess zur Entzündung der Batterie-Zelle führen. Deshalb muss die Fertigung von Batteriezellen in einer für den Prozess optimalen, trockenen und sauberen Atmosphäre, dem Trockenraum, erfolgen. Noch weniger Verunreinigungen sind in einem Reinraum in der Luft enthalten, was aber in der Regel für die Produktion von Batteriezellen nicht erforderlich ist.

So funktioniert der Trockenraum

Im Trockenraum wird die Luft herunter gekühlt und ihr dadurch Feuchtigkeit entzogen. Je höher die Temperatur ist, umso mehr Feuchtigkeit ist enthalten. Wird die Luft abgekühlt, kondensiert die Feuchtigkeit zu Wasser (landläufig Tau genannt) und kann der Luft entzogen werden. Der so genannte Drucktaupunkt, der in minus Grad Celsius angegeben wird, ist ein Maß dafür. In der der Regel wird die Luft für die Verwendung in einem Trockenraum zuerst auf minus 70 Grad Celsius herunter gekühlt, dann wieder auf Zimmertemperatur erwärmt und in den Trockenraum geleitet.

Besondere Anforderungen

Die sehr geringe Luftfeuchtigkeit stellt jedoch besondere Anforderungen an die Automatisierungstechnik: Ist sie nicht auf Trockenraumbedingungen ausgelegt, kann es zu Alterungserscheinungen und dem vorzeitigen Ausfall von Automatisierungskomponenten oder ganzen Maschinen kommen. Deshalb werden  Produkte der Automatisierungstechnik bei Festo immer wieder in Testreihen im Trockenraum geprüft.  Bislang wurde immer eine volle technische Verfügbarkeit festgestellt. Damit liegt die automatisierte Serienproduktion von Batterien „in trockenen Tüchern“.

Technik in 60 Sekunden: Wie werden Batteriezellen gefertigt?