LiOptiForm - Leistungselektronische Optimierung von Formiereinrichtungen für Lithium-Ionen-Batteriezellen
12/2016 - 11/2018
Prof. Dr. Mirko Bodach (Fakultät Elektrotechnik)
WHZ-Forschungsprojekt
Prof. Dr. Mirko Bodach
+49 (375) 536 1454
mirko.bodachfh-zwickaude
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Frau Dr. Mareike Wolter
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.
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.
Arbeitsplan LiOptiForm
Schlussbericht
Anhang
Bild : Arbeitsplan LiOptiForm
Bild :
Bild : Schlussbericht