Prototypenbau von großformatigen prismatischen Batteriezellen

Ziel:
Der Bedarf an hochwertigen Batteriezellen, speziell für den Automobilmarkt, steigt rapide an. Je kürzer die Entwicklungszeit der Zelle, desto größer ist der resultierende Wettbewerbsvorteil. Der Bau von physischen Prototypen spielt bei der Validierung in der Batteriezellentwicklung eine entscheidende Rolle, um die geforderten Eigenschaften der Zelle zu verifizieren. Doch speziell für den Prototypenbau von großformatigen prismatischen Zellen ist der Entwicklungsstandort Deutschland unzureichend aufgestellt, wie eigene Untersuchen zeigen. Daher wird mit der Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle Münster (kurz FFB) das ambitionierte Ziel verfolgt, eine Fertigungsinfrastruktur aufgebaut, um diese Lücke zu schließen und um Prototypenfertigung für großformatige, industrierelevante Zellen vom PreA-Muster bis zum D-Muster zu realisieren.
Hierfür werden eigens entwickelte Batteriezelldesigns entwickelt und erprobt, um die Funktionsfähigkeit sicherzustellen. Der erste Nachweis erfolgt mit der Fertigung eines PreA-Musters für ein großformatiges, prismatisches Zelldesign.
Methodik:
Für den Aufbau der Prototypen wurde im Großforschungsprojekt FoFeBat ein Konsortium aus Forschungseinrichtungen über ganz Deutschland aufgestellt, die ihre Expertise und Infrastruktur in den Aufbau eingebracht haben. Von der Elektrode bis hin zur fertigen Zelle wurden alle Komponenten und Halbzeuge der Zelle von den Projektpartnern produziert und verarbeitet - bis hin zur final formierten Zelle.
Ergebnisse:
Als Ergebnis konnten zwei vollfunktionsfähige, großformatige prismatische Zellen (300 mm Länge) mit einer Kapazität von jeweils ca. 85 Ah unter Verwendung einer High-Power Zellchemie aufgebaut werden. Die elektrochemische Charakterisierung der Zellen zeigt eine gute Übereinstimmung mit vorab berechneten Leistungsdaten.
Die Ergebnisse zeigen, dass mit der nötigen Expertise und Infrastruktur hochwertige Zellen am Standort Deutschland produzierbar sind und so die Konkurrenzfähigkeit der hiesigen Batteriewirtschaft aufrechterhalten werden kann. Die Erkenntnisse aus dem Projekt fließen unmittelbar in die Weiterentwicklung der Zelldesigns und in den Aufbau der Forschungsinfrastruktur am Standort Münster.
Diskussion:
Das Projekt zeigt die Potenziale, die in der Forschungslandschaft in Deutschland stecken. Es deckt aber auch auf, dass für den erfolgreichen Aufbau von Prototypen große Anstrengungen für den Aufbau von Expertise und Infrastruktur erbracht werden müssen.