Sim4Pro

Digitalisierungsplattform – Simulation für die Batteriezellproduktion

Teilprojekt 1

Laufzeit: 01.10.2019 bis 30.09.2022

Fördersumme: 1.282.183,00 €

Projektvolumen: 1.282.183,00 €
 

ausführende Stelle:

Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik
Langer Kamp  19 B
38106 Braunschweig

zum Internetauftritt

Zuwendungsempfänger:

Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig

zum Internetauftritt

Fördergeber: BMBF, Referat 523

Förderkennzeichen: 03XP0242A

Projektträger: PT-J

Leistungsplansystematik:
KB2220 Li-Ionen-Batterien

Förderprofil: Technologie- und Innovationsförderung

Förderart: PDIR

Beschreibung

Es liegt keine Beschreibung des Teilprojektes vor.

Laufzeit der angegebenen Teilprojekte: 01.10.2019 bis 30.09.2022
Fördersumme der angegebenen Teilprojekte: 2.400.022,00 €
Projektvolumen der angegebenen Teilprojekte: 1.867.217,00 €

Teilprojekt 1:

Förderkennzeichen: 03XP0242A

Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik
38106 Braunschweig

Teilprojekt 2:

Förderkennzeichen: 03XP0242B

Technische Universität München, Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften
85748 Garching

Förderkennzeichen: 03XP0242C

Karlsruher Institut für Technologie - Fakultät für Maschinenbau - wbk Institut für Produktionstechnik am Campus Nord
76131 Karlsruhe

Fördergeber: BMBF, Referat 523

Projektträger: PT-J

Leistungsplansystematik:
KB2220 Li-Ionen-Batterien

Förderprofil: Technologie- und Innovationsförderung

Förderart: PDIR

Ausführliche Beschreibung des Verbundprojektes

Herausforderungen und Ziele

Die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien besteht aus einzelnen, gekoppelten Prozessschritten. Die Kopplung dieser Schritte führt zu komplexen Wechselwirkungen zwischen den unterschiedlichen Ebenen der betrachteten Parameter (Prozess-Struktur-Eigenschaften). Die Prozessparameter der einzelnen Fertigungsschritte haben einen Einfluss auf die entstehenden Strukturen innerhalb der Batterie. Diese Strukturen beeinflussen maßgeblich die elektrochemischen Eigenschaften der Batterie. Gleichzeitig entstehen in jedem Fertigungsschritt Produktionsunsicherheiten, welche sich entlang der Prozesskette fortpflanzen und die elektrochemischen Eigenschaften beeinflussen. Dies hat einen Einfluss auf die Qualität und die Kosten der Batteriezelle.

Im Rahmen des Vorgängerprojektes Sim2Pro wurde die Untersuchung der Elektrodenproduktion mithilfe von drei gekoppelten Prozessmodellen für das Beschichten, Trocknen und Kalandrieren exemplarisch betrachtet. Dadurch konnte der Einfluss von Schwankungen relevanter Prozessparameter im Fertigungsprozess auf die Strukturparameter untersucht werden und die Fortpflanzung und Veränderung durch die verschiedenen Prozessschritte analysiert werden. Die ermittelten verteilten Strukturparameter wurden an das Batteriemodell übergeben und die Streuung der elektrochemischen Eigenschaften wurde bestimmt. Es zeigt sich, dass Schwankungen bzw. Toleranzgrenzen in unterschiedlichen Prozessschritten einen verschieden starken Einfluss auf die Streuung der Eigenschaften haben.

Im Rahmen der Digitalisierungsplattform soll die unter Sim2Pro entstandene Plattform zur Simulation in der Batteriezellproduktion erweitert werden. Der Fokus wird darauf gelegt, neue und detailliertere Prozessmodelle für die verfahrenstechnischen und fertigungstechnischen Prozesse einzubinden und die Kopplung zwischen der Prozesskettensimulation und der Batteriezellsimulation zu verbessern. Durch die engere Verknüpfung der Modellteile wird der Einsatz von mathematischen Methoden zur robusten Optimierung und Sensitivitätsanalyse ermöglicht. Dies ermöglicht es, eine wissensbasierte Optimierung der Toleranzen im gesamtheitlichen Fertigungsprozess vorzunehmen. Darüber hinaus soll in der Digitalisierungsplattform eine Schnittstelle zum ProZell-Kosten- und Ökobilanzmodell entstehen, um ökonomische und ökologische Fragestellungen beantworten zu können.

Quelle: https://www.prozell-cluster.de/projekte/sim4pro/ (jüngster Zugriff: 11.05.2020)


Kurzkategorisierung

Energiespeichertypen

Metall-Ionen-Batterien

Anwendungsfelder

mobil, stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung

schwarze Schlagworte: charakterisieren das Teilprojekt
graue und schwarze Schlagworte: charakterisieren das komplette Verbundprojekt


Schlagworte zum Teilprojekt

Energiespeichertyp

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Kathode NMC Nickelreich 6:2:2

Metall-Ionen-Batterien Lithium-Ionen-Batterien Anode Graphite

Forschungsgegenstand

Zelle

Forschungsbereiche

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozesskettenanalyse

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozessverständnis Maschine-Prozess-Strukturbeziehung

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozessverständnis Simulation

Produktion untersuchte Eigenschaften, Arbeitsfeld Prozessverständnis Struktur-Eigenschaftsmodell

Anwendungsfelder

mobil Antriebsart BEV

stationär

Förderempfänger

Forschungs- und Entwicklungseinrichtung Universität

Teilprojektleiter

Herr Prof. Dr. Christoph Herrmann
Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig
Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik
Langer Kamp  19 B
38106 Braunschweig
zum Internetauftritt

Telefon: +49 531 391 7149
E-Mail: c.herrmann@tu-braunschweig.de


Verbundprojektleiter

Herr Prof. Dr. Christoph Herrmann
Technische Universität Braunschweig
Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF)
Langer Kamp 19b
38106 Braunschweig
Telefon: +49 531 391-7149


Pressekontakt für Teilprojekt

Frau Dr. Elisabeth Hoffmann
Pockelsstr. 14
38106 Braunschweig
Telefon: +49 531 391-4122
Fax: +49 531 391-4120
E-Mail: presse@tu-braunschweig.de
zum Internetauftritt


Pressekontakt für Verbundprojekt

kein Pressekontakt

Typ Inhalt Aktion
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