Das Fraunhofer ILT forscht in den zwei Projekten "HoLiB" und "MikroPuls" an einer effizienteren Produktion von Batteriezellen. Dabei sollen verschiedene Laserverfahren eingesetzt werden.
Laserverfahren für die effiziente Kontaktierung von Batteriezellen
Fraunhofer ILT
Im BMBF-Projekt "HoLiB – Hochdurchsatzverfahren in der Fertigung von Lithium-Ionen-Batterien" wurde ein Laserstanzprozess entworfen, mit dem sich Elektroden in Millisekunden aus einer bewegten Elektrodenbahn ausschneiden lassen. Ein rotierendes Stapelrad legt Anoden und Kathoden-Separator-Verbünde einzeln ab und stapelt sie alternierend in einem Magazin. Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) in Aachen entwickelt dazu ein Laserverfahren, um Anoden und Kathoden mit den Kontakten zu verbinden.
Dazu werden ein blauer Diodenlaser (Wellenlänge: 450 nm), ein grüner Scheibenlaser (515 nm) und ein Infrarot-Faserlaser (1070 nm) getestet. "Der Test der drei Strahlquellen ergab bereits, dass sich der Folienstapel prozesssicher durchschweißen lässt. Aktuell verifizieren wir die Prozessfenster und führen bei den Ableitertabs Schweißversuche durch", sagt Johanna Helm, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fraunhofer ILT.
Verbinden von Batteriezellen mit Laser
Im AiF-Projekt MikroPuls geht es um das Verbinden von Batteriezellen. Das Fraunhofer ILT entwickelt Prozesse, um Kupfer, Aluminium und Stahl mit einem im Nanosekunden-Bereich gepulsten Infrarot-Faserlaser zu verbinden. Für thermisch sensible Kontakte kommt etwa der schnelle MikroPuls-Prozess zum Einsatz. Dieser wird auch bei artungleichen Verbindungen eingesetzt, da er ebenso gute Verbindungen wie beim kontinuierlichen CW-Schweißen bei deutlich geringerem Energieaufwand, höherer Wiederholgenauigkeit und geringeren intermetallischen Phasen ermöglicht.