Neuer Laserschneider fertigt Batterie-Werkstoffe

Dresden – Forscher am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden wenden ein neues laserbasiertes Fertigungsverfahren für die Herstellung von Batteriezellen an. Mit Hilfe des Laserremotescheidens können gleich zwei Verfahrensschritte deutlich verbessert werden.

Das Fraunhofer IWS forscht seit Jahren an innovativen Lösungen zur Energiespeicherung. Neben den Kernthemen der chemischen Zusammensetzung einer Batterie stehen dabei auch Fertigungstechnologien im Mittelpunkt.

Fraunhofer-Forscher wenden laserbasiertes Fertigungsverfahren für Batterien an
Anlässlich des in dieser Woche stattfindenden Lithium-Schwefel-Batterie-Workshops präsentieren die Wissenschaftler des Fraunhofer IWS unter anderem die Anwendung laserbasierter Fertigungsverfahren für die Batteriezellenherstellung. Mit dem Laserschneiden von Batteriematerialien setzt das IWS nach eigenen Angaben Standards hinsichtlich Schnittgeschwindigkeit, Fertigungstoleranzen und Flexibilität in der Batterieproduktion.

Vollautomatische Fertigung von Elektrodenmaterialen bei höherer Energiedichte
So lassen sich Elektrodenmaterialen für die Batteriefertigstellung mittels des Laserremoteschneidens voll automatisiert von der Rolle konfektionieren. In Magazinen abgelegt, werden Zuschnitte dem Einzelblattstapeln und Laserschweißen zugeführt. Alle Prozessschritte erfolgen automatisiert und lassen sich unter definierter trockener Atmosphäre durchführen. Das IWS wendet das Verfahren unter anderem für die Konfektionierung von Elektroden für Batteriesysteme der nächsten Generation an. Bezogen auf das Zellgewicht erreichen erste Lithium-Schwefel-Zellen um rund 30 Prozent höhere Energiedichten als die aktuell besten Lithium-Ionen-Zellen auf dem Markt.

Herstellung von Metallschäumen mit hoher Genauigkeit
Auch bei der Herstellung von Metallschäumen kommt das Laserverfahren zum Einsatz. Metallschäume gelten aufgrund ihres hohen Oberflächen-Volumenverhältnisses als weiteres vielversprechendes Elektrodenmaterial für verschiedene Batteriesysteme. Der verwendete offenporige Metallschaum wird mit Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 300 Metern pro Minute getrennt. Weitere Entwicklungen hinsichtlich der Schnittgenauigkeit führen zu Komponenten mit Fertigungstoleranzen von 30 Mikrometer.

Institutsleiter Beyer: Kennwerte sind Weltspitze
„Im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren sind diese Kennwerte Weltspitze“, unterstreicht Prof. Eckhard Beyer, Institutsleiter am Fraunhofer IWS. „Um die hochgesteckten Ziele zu erreichen, steht uns eine Vielzahl neuester Laserstrahlquellen in unterschiedlichen Wellenlängen, Ausgangsleistung und Strahlqualität zur Verfügung. Wir werden die interdisziplinarische Zusammenarbeit vertiefen, um auf diese Weise den Forschungsvorsprung auf dem Gebiet der Batteriesysteme auszubauen.“