Analyse prozessübergreifender Wirkzusammenhänge zur Modellierung der Stapelbildung in der Batteriezellfertigung

Ein Beitrag zur Bewertung geometrischer Effekte in Elektroden auf die Stapelgenauigkeit

von Dominik Mayer

266 Seiten, Taschenbuch

Kurzbeschreibung des Verlags

Leistungsfähige Batteriezellen sind ein wesentlicher Bestandteil des technologischen Fortschritts und im Hinblick auf die Elektromobilität eine der Schlüsseltechnologien für elektrifizierte Fahrzeuge. Die global stark steigende Nachfrage nach Batteriezellen rückt deren Herstellung in den Fokus der aktuellen Forschung. Trotz intensiver Forschungsbemühungen ist die komplexe Prozesskette mit den prozessübergreifenden Wirkzusammenhängen jedoch nicht vollständig verstanden, was zu langwierigen Entwicklungs- und Inbetriebnahmephasen der Anlagen und Prozesse führt. Auch die Stapelbildung mit dem essentiellen Qualitätsparameter der resultierenden Stapelgenauigkeit zeigt sich abhängig von vorhergehenden Prozessschritten, wobei quantifizierende Wirkzusammenhänge noch unzureichend untersucht sind. Ziel der Dissertation ist daher das fehlende Verständnis der Wirkzusammenhänge vorhergehender Prozessschritte auf die Stapelgenauigkeit experimentell zu erarbeiten, sowie darauf basierend ein Modell mit den relevanten Parametern bereitzustellen, das die langwierige Anlagen- und Prozessentwicklung unterstützt und optimiert. Hierzu werden in experimentellen Untersuchungen die bei der Kalandrierung auftretenden Welligkeiten in der Kathodenbahn und deren geometrischen Einflüsse auf die vereinzelten Kathodenblätter quantifiziert. Anschließend werden Auswirkungen der Kathodenblattgeometrien auf die Einzelblattstapelbildung untersucht. Darauf basierend werden relevante Einflussparameter auf die Stapelgenauigkeit herausgearbeitet und in ein Finite-Elemente-Modell überführt. Es wird eine Methodik zur Modellierung des Materialverhaltens entwickelt und gemeinsam mit dem Modell validiert. Eine Anwendung des Modells wird abschließend exemplarisch an einem Anwendungsfall gezeigt.

• Reihe: Forschungsberichte aus dem wbk, Institut für Produktionstechnik Universität Karlsruhe
• Themen: Technologie, Ingenieurswissenschaft, Landwirtschaft, Industrieprozesse Maschinenbau und Werkstoffe Fertigungstechnik und Ingenieurwesen
• ISBN: 9783819107177
• Sprache: Deutsch
• Erscheinungsdatum: 26.05.2026
• Größe: 21 x 14 cm
• Verlag: Shaker