Leise auf der Überholspur

Artikel vom 28. Juli 2017 

Leise auf der Überholspur mit Elektromobilität

Nur ein Surren ist zu hören, wenn ein Elektroauto beschleunigt. Leise, aber unaufhaltsam nimmt die Elektromobilität weltweit Fahrt auf. Gar nicht hörbar, aber mindestens genauso wichtig: Keine Abgase belasten die Umwelt – wenn der „getankte“ Strom regenerativ hergestellt wurde.

Es ist ein Markt der Zukunft: 2015 wurden weltweit 550.000 reine Elektrofahrzeuge und knapp doppelt so viele Hybridfahrzeuge neu zugelassen. Die Nachfrage steigt, Fahrzeughersteller boomen und damit auch Batterieproduzenten, denn die Batterien sind neben dem Elektromotor das Herz der E-Autos. Rund 30 bis 40 Prozent der Wertschöpfung bei reinen Elektrofahrzeugen entfallen auf die Batterie.

Weltweit werden neue Fabriken gebaut und Automatisierung ist gefragt: von der Fertigung der Elektrode über die Fertigung der Zelle bis hin zur Montage des Batteriemoduls. Es kommen unter anderem Standard-Handlings zum Einsatz, die die sensiblen Lithium-Ionenzellen im Fertigungsprozess nicht beschädigen oder verunreinigen dürfen. Die Produktionsumgebung der Lithium-Ionen-Batterien stellt die Automatisierungstechnik vor weitere besondere Herausforderungen: Sie muss sauber und feuchtigkeitsarm sein.

Auch im Fuhrpark von Festo gibt es Elektroautos
Auch im Fuhrpark von Festo gibt es Elektroautos

Kupferfreie Komponenten

Die eine große Herausforderung sind Fremdmetalle, vor allem Kupfer. Das Edelmetall ist ein wesentlicher Legierungsbestandteil von Messingführungen, wie sie zum Beispiel in elektrischen Antrieben verwendet werden. Auf Grund der Reibung kann Abrieb in minimaler Menge in die Umgebung gelangen. Verunreinigen Kupferpartikel die Oberfläche der Elektroden, können schon kleinste Mengen zu einer unerwünschten chemischen Reaktion in der Batterie führen. Es entstehen winzige Nadeln, die die empfindliche Separatorfolie im Inneren der Batterie verletzen und einen Kurzschluss auslösen können. Die zweite Herausforderung ist Luftfeuchtigkeit: Nimmt das Elektrolyt, also die Flüssigkeit in der Batterie, die zur Energiespeicherung dient, Feuchtigkeit aus der Luft auf, vermindert das die Leistungsfähigkeit stark.

Trockenraum für die Fertigung

Es muss aber kein Reinraum sein. Für die Produktion von Litium-Ionen-Batterien ist ein sogenannter Trockenraum ausreichend, in dem die Luft permanent aufbereitet wird, und in dem kupferfreie Automatisierungskomponenten eingesetzt werden. Viele Produkte von Festo sind standardmäßig kupferfrei, beispielweise wenn die Führungen aus Kunststoffen bestehen. Der Legierungsanteil an Kupfer in den Metallen beträgt bei Festo weniger als sechs Prozent. Zusätzlich bietet Festo seit 2017 spezielle Komponenten an, bei denen alle Teile, die Reibung erzeugen, kupferfrei sind – beispielsweise die Führungslager. Auch noch höhere Ansprüche sind kein Problem: Falls ein Batteriehersteller doch auf Nummer sicher geht und Batterien unter Reinraumbedingungen fertigt, erfüllen die Standardprodukte von Festo in der Regel die ISO6/ISO7-Reinraum-Bedingungen.

Quelle Titelbild: e-mobil BW GmbH