KritBatt - In-line Klassifizierung von Beschichtungsfehlern zur Ermittlung der Kritikalität in der Elektrodenherstellung

Abstract

Im Herstellungsprozess von Batterieelektroden sind Beschichtungsfehler trotz moderner Produktionstechnologien nicht vollständig vermeidbar. Insbesondere im skalierten Produktionsbetrieb können solche Fehler zu erhöhten Ausschussraten führen, was sowohl wirtschaftliche als auch qualitative Herausforderungen mit sich bringt. Ein tiefergehendes Verständnis der Fehlerquellen und ihrer Auswirkungen auf die Elektrodenqualität wird somit benötigt, um präventive Maßnahmen zu entwickeln und den Produktionsprozess auf einem hohen Qualitätsniveau zu stabilisieren. Hierfür bedarf es quantifizierbarer und idealerweise allgemeingültiger Kritikalitätskriterien, die eine belastbare Korrelation zwischen den auftretenden Beschichtungsfehlern und deren Einfluss auf die elektrochemischen Eigenschaften der Elektroden herstellen. Das Forschungsprojekt KritBatt setzt in diesem Spannungsfeld an und umfasst die Untersuchung, Identifizierung und Klassifizierung von Beschichtungsfehlern in der Elektrodenherstellung. Durch systematische Defektgenerierung, Klassifizierung und Funktionsbewertung strebt das Projekt eine Bewertung und Vergleichbarkeit der unterschiedlichen Fehlertypen in der Elektrodenfertigung an. Die Untersuchungen fokussieren sich dabei auf die Identifikation von Eigenschafts-Strukturbeziehungen, um ein prozessübergreifendes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Materialien, Fertigungsschritten und der elektrischen Performance von Batterieelektroden zu erlangen. Begleitend werden Qualitätsmaßnahmen und Workflows für die in- und offline Charakterisierung der Batterieelektroden entwickelt. Der Schwerpunkt liegt auf der Erforschung und Evaluation von zwei unterschiedlichen optischen und fertigungsintegrierten Prüf- bzw. Inspektionssystemen für die Elektrodenbeschichtung. Dabei handelt es sich einerseits um ein vorqualifiziertes Laser-Speckle-Photometrie (LSP) System zur in-situ Überwachung der Beschichtungsqualität von Elektrodenfolien und andererseits um ein kommerziell erhältliches Zeilenkamerasystem mit identischem Einsatzzweck. Letzteres dient als Vergleichstechnologie für die Weiterentwicklung und Optimierung des LSP-Systems mit innovativen Fehlererkennungsmethoden. Die im Projektverlauf gesammelten Erkenntnisse sollen zusammenfassend dazu genutzt werden, standardisierte Qualitätsmaßnahmen und Workflows in der in- und offline Überwachung von Elektrodenfolien abzuleiten.