Im Projekt KontElPro sollen Herstellungsprozesse von Batteriezellen mithilfe künstlicher Intelligenz optimiert werden. Daran arbeitet das Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in einem Forschungsverbund.
Das Ziel ist, die Verfahren zur Produktion von Batterieelektroden umweltfreundlich, wirtschaftlich und lösungsmittelfrei zu gestalten. Zum Verbund gehören neben dem ZSW das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT, das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM sowie das Fraunhofer-Institut für Werkstoff und Strahltechnik IWS.
Das Projekt KontElPro (Kontinuierliche Elektrodenproduktion) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) als Teil des Forschungsclusters „Intelligente Zellproduktion“ (InZePro) mit insgesamt rund 1,8 Millionen Euro gefördert. Bislang kommen die meisten Batterien aus Asien und nur wenige werden in Deutschland produziert. Um das zu ändern, hat das Bundesforschungsministerium begonnen, die Förderung der Batterieforschung neu auszurichten.
Die Zielsetzung
Bisher werden Batterieelektroden und -zellen überwiegend in Asien gefertigt. Dabei wird eine Elektrodenpaste auf eine dünne Metallfolie aufgetragen und anschließend das toxische Lösungsmittel der Paste in einem langen Trockenofen energieintensiv abgezogen. Im Projekt KontElPro steht die lösungsmittelfreie Elektrodenfertigung durch Extrusion und anschließendem Trockentransferverfahren im Mittelpunkt. Dabei kommen keine toxischen Substanzen zum Einsatz und energieintensive Trocknungsverfahren sind ebenfalls nicht Bestandteil der Prozesskette. Künstliche Intelligenz (KI) ist die Grundlage für die Optimierung des Herstellungsverfahrens.
Die Beiträge der Partner
Das ZSW in Stuttgart wird die selbstlernende KI zur Optimierung und Regelung der Einzelprozesse und des Gesamtfertigungsprozesses in der Elektrodenherstellung für Batteriezellen entwickeln.
Das Fraunhofer IFAM arbeitet an der Überwachung und Steuerung der Extrusionsprozesse zur kontinuierlichen Produktion von Batteriekomponenten. Die Trockentransferverfahren für lösungsmittelfreie Batterieelektroden entwickelt das Fraunhofer IWS, das auch den Prozess mit Funktionen zur Überwachung und Steuerung ausrüstet. Das Fraunhofer ICT entwickelt und programmiert eine Datenbank zur Erfassung der Prozessdaten und stellt die Schnittstellen zur KI-Entwicklung bereit.
Gleichzeitig sollen die etablierten Prozesse um eine KI-basierte Inline-Prozesskontrolle und eine standortübergreifende, vernetzte Datenbank erweitert werden. Ziel ist es, Daten automatisiert auszuwerten und die Prozesse KI-gestützt zu modellieren, zu optimieren, zu steuern und zu überwachen. Bei Abweichungen greift die KI direkt in die Prozesssteuerung ein und regelt diese nach, um über den gesamten Prozessverlauf eine homogene und optimale Elektrodenqualität zu gewährleisten.
