QuaLiZell – Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse von sicherheitskritischen Aspekten in der Lithium-Ionenzellproduktion

Für eine erfolgreiche Batteriezellproduktion ist es unerlässlich, die Qualitätssicherung als ganzheitliche Disziplin auf allen Ebenen der Materialherstellung, -prozessierung und -assemblierung der fertigen Zelle zu betrachten. Nur so lässt sich kritischer Ausschuss vermeiden und eine zukünftige Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit für den Standort Deutschland als Zellhersteller gewährleisten. Bislang gibt es jedoch kein einheitliches Qualitätssicherungsverfahren für die industrielle Zellfertigung in Deutschland. Verschiedene Fehlerquellen im Zellbauprozess und deren potentielle Auswirkungen auf die Qualität einer Zelle sind zwar bekannt, jedoch fehlen vergleichbare Kennwerte für die Fehlertoleranz und die nötigen flächendeckenden Richtlinien für die Bestimmung und Quantifizierung von Produktionsfehlern, die einen standardisierten Workflow für Qualitätssicherungsmaßnahmen und eine Erkennung von Qualitätsschwankungen in einem frühen Stadium des Produktionsprozesses erlauben.

Ziel des Projektvorhabens QuaLiZell ist es daher, sicherheitsrelevante Fehlerquellen in den Produktionsschritten zu identifizieren, die Wirkzusammenhänge durch gezieltes Einbringen von Zellfehlern aufzuklären, die Toleranz- und Eingriffsgrenzen zu quantifizieren und geeignete analytische In-Line-Methoden zur Echtzeit-Erkennung von Produktionsfehlern zu entwickeln. Im Fokus der Untersuchungen stehen der Schneide- und Stapel- bzw. Wickelprozess der Elektroden und des Separators, da diese einen besonders sicherheitskritischen Qualitätseinfluss auf die fertige Zelle haben.

Das Konsortium des Vorhabens QuaLiZell setzt sich aus sechs Partnern zusammen, deren Expertise und wissenschaftliche Kernkompetenzen ein ganzheitliches Verständnis der Wirkzusammenhänge auf allen Stufen der Zellfertigung ermöglichen. Neben langjähriger Erfahrung in der Herstellung und Testung qualitativ hochwertiger, großformatiger Li-Ionenzellen im Industriemaßstab, verfügen die Projektpartner über umfangreiches Wissen im Bereich wirtschaftlicher Produktionsverfahren und können auf umfangreiches Know-how in der prototypischen Darstellung von Maschinen, Anlagen und Prozesstechniken des Zellbaus sowie in der Entwicklung von In-Line Messsystemen und Methoden zur Qualitätssicherung in der Zellproduktion zurückgreifen. Das analytische Know-how im Bereich der optischen und elektrochemischen Materialcharakterisierung runden das Feld der Kompetenzen dieses Konsortiums ab.