Batteriematerialien für zukünftige elektromobile, stationäre und weitere industrierelevante Anwendungen (Batterie 2020 Transfer) - Flexible Fertigung tiefgezogener Verpackungshalbschalen für flexible, demontagefreundliche Pouchzellen - PaXibel

Abstract

Im Projekt "PaXibel" wurde ein flexibles Tiefziehverfahren zur Herstellung großformatiger Pouchzellen entwickelt und validiert. Ausgangspunkt war die Auswahl marktrelevanter Zellformate, wobei der Fokus auf Pouchzellen mit hoher Energiedichte lag. In Workshops wurden geeignete Zellformate (KIT-Standard, KIT-3/4 und KIT-vgl2Tab) und Referenzmaterialien (u. a. DNP, Showa Denko, Südpack) definiert. Die Analyse verschiedener Werkzeugkonturen dient als Ausgangsbasis für die Entwicklung des Werkzeug-Baukastens. Ein neu entwickeltes, segmentiertes Werkzeug ermöglicht eine flexible Anpassung an unterschiedliche Zellformate im Bereich 50 mm x 50 mm bis 200 mm x 300 mm. Die Konstruktion erlaubt den einfachen Austausch von Stempel-, Matrizen- und Niederhalter-Segmenten, wodurch verschiedene Zellgeometrien effizient abgebildet werden können. Die technische Umsetzung umfasste die Integration in eine weiterentwickelte hydraulische Tiefziehpresse, inklusive Umbauten und Steuerungsanpassungen. Zur Materialcharakterisierung wurden Tiefziehversuche mit verschiedenen Folientypen durchgeführt. Dabei wurden typische Fehlerbilder wie Risse, Falten und Einziehungen analysiert und mit Hilfe von 3D-Scans quantifiziert. Die Ergebnisse flossen in die Entwicklung eines FEM-basierten Materialmodells ein, das die Vorhersage von Fehlern wie Falten und Rissen ermöglicht. Dieses Modell wurde erfolgreich mit realen Tiefziehergebnissen validiert und in ein Prozessmodell überführt. In ersten Produktionskampagnen wurden Halbschalen gefertigt und die Prozessparameter optimiert. Die Qualität der Halbschalen wurde im Zellbau bestätigt. Abschließend wurde die Demontage-Eignung der Zellgehäuse untersucht, wobei Aspekte wie Greifbarkeit und Öffnungsmethoden analysiert wurden. Datei-Upload durch TIB