LiOptiForm - Leistungselektronische Optimierung von Formiereinrichtungen für Lithium-Ionen-Batteriezellen

Projektlaufzeit:

12/2016 - 11/2018

Projektleitung (Fakultät):

Herr Prof. Dr. Mirko Bodach (Elektrotechnik)

Kontakt:

Herr Prof. Dr. Mirko Bodach

+49 (375) 536 1454
Mirko.Bodachfh-zwickaude

Kooperationspartner:

Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Frau Dr. Mareike Wolter

Fördermittelgeber:

BMWi

Situation

Die Formierung – die Erstladung – von Lithium-Ionen-Batteriezellen stellt den letzten Schritt im Herstellprozess der Zellen dar. Dieser Prozess muss mit besonderer Sorgfalt durchgeführt werden, da sich währenddessen auch die sogenannte SEI-Schicht (solid-electrolyte-interphase) ausbildet, der ein großer Einfluss auf die Lebensdauer der Zelle zugeschrieben wird.

Das Projekt wird gemeinsam mit dem Projektpartner Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS durchgeführt.

Das IGF-Vorhaben 2 EWBR/1 der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium Maschinenbau  e.V.  wurde  über  die AiF  im  Rahmen  des  Programms  zur  Förderung  der  Industriellen  Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF)  vom  Bundesministerium  für  Wirtschaft  und  Technologie  aufgrund eines  Beschlusses  des  Deutschen Bundestages gefördert.

Arbeitsplan LiOptiForm

Aufgabe

Ziel des Projektes war es, potentiell auftretende Wechselstromanteile in Formieranlagen zu identifizieren, deren Einfluss auf die Eigenschaften von Lithium-Ionen-Zellen experimentell zu untersuchen und darauf basierend Empfehlungen an die Formierelektronik in Bezug auf Toleranzen gegenüber Rippeln im Formierstrom aufzustellen.

Ergebnis

Im Rahmen des Projektes konnte gezeigt werden, dass der Formierungsvorgang einen messbaren Einfluss auf die nachfolgende Zellperformance haben kann. Im Projekt konnte jedoch nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden, dass die Zellperformance durch den zu untersuchenden Ripplestrom von Formiereinrichtungen beeinflusst wird. Auch konnte gezeigt werden, dass hohe Frequenzen, wie sie in modernen Stromstelleinrichtungen vorherrschen, näherungsweise die gleichen Eigenschaften wie die reine DC-Formierung aufweisen. Elektrochemische Beeinflussung der Formierprozesse scheint nur bei eher niedrigen Frequenzen vorstellbar.

Herstellern von Formiereinrichtungen kann demzufolge nahegelegt werden, dass Herstellungskosten reduziert werden können, da die Anforderungen an den Formierungsstrom nicht besonders engen Toleranzen unterliegen. Zellhersteller können mit den Projektergebnissen die Investitionskosten in Formiereinrichtungen senken. und final kann dadurch der Endpreis für jede individuelle Zelle gesenkt werden.

Zellhersteller können zudem aufgrund der Projektergebnisse auf die Empfindlichkeit der Schritte zwischen Befüllung und Formierung in ihrem Produktionsablauf reagieren und damit die Qualität und Performance der Zellen optimieren.

 

Der Schlussbericht zum Projekt LiOptiForm ist öffentlich und kann im Forschungskuratorium Maschinenbau e.V. (FKM) bei

Herrn Alexander Raßmann
Tel.: (069) 66 03-18 20
Fax: (069) 66 03-28 20
Email: alexander.rassmann@vdma.org

angefordert werden.

Schlussbericht

Anhang

Bild 1 zur Situation: Arbeitsplan LiOptiForm

Bild 1 zur Aufgabe:

Bild 1 zum Ergebnis: Schlussbericht