Implementation of laser drying processes for economical & ecological lithium ion battery production (IDEEL); Teilvorhaben: Entwicklung einer homogenen und effizienten Lasersystemtechnik für die großflächige Trocknung in der Elektrodenfertigung

Abstract

Laserline hat innerhalb des Projektes die Lasersysteme für die Prozessentwicklung und die Demonstration in der produktionsnahen Rolle-zu-Rolle-Anlage entwickelt. Die wichtigsten Projektergebnisse sind daher mit dieser Entwicklungsarbeit verknüpft. Für die Prozessentwicklung entwickelte Laserline ein Funktionsmuster, welches 8kW Laser-leistung bereitstellt, kombiniert wurde dieses mit einer variabel Zoom-Optik, deren Bestrahlungsfläche zwischen 50x50mm² und 110x110mm² verändert werden kann. Um bereits in der frühen Phase des Projektes Erfahrungen zu sammeln und Optimierungspotenziale aufzudecken wurde das Lasersystem mit einem Funktionsmuster für eine Lichtleitfaser mit Endkappentechnologie aufgebaut. Bei der Entwicklung des neuen Lasersystems testete Laserline mehrere neuen Subkomponenten, um den Wirkungsgrad des Lasers zu steigern. Im Resultat konnte mit der neuen Systemarchitektur ein 16kW Lasersystem aufgebaut werden, welches im Maximum einen Steckdosenwirkungsgrad von 52,7% erreichte. Einen wesentlichen Anteil an der Effizienzsteigerung konnte durch die Verwendung der Lichtleitfaser mit Endkappentechnologie erzielt werden. Verglichen mit einer Standardfaser konnte die Effizienz über den gesamten Leistungsbereich des Lasers um >6% gesteigert werden. Auch die Optimierungsansätze, die sich aus der Entwicklung des Funktionsmusters ergaben, konnten gewinnbringend in die Weiterentwicklung der Lichtleitfaser einfließen. So konnte die Temperatur der Endkappe, bei gleicher Laserleistung, signifikant reduziert werden. Als weiteres wichtiges Entwicklungsergebnis konnte Laserline zwei baugleiche Bestrahlungsoptiken entwickeln, welche in der Demonstrator-Anlage eingesetzt werden. Mit den Optiken lassen sich Flächen von 280x550mm² trockenen. Da die Optiken um 90° drehbar sind, kann die Breit der zu trocknenden Fläche angepasst werden.