Über die Herausforderungen in der Logistik bei der Batteriezellfertigung

Über die Herausforderungen in der Logistik bei der Batteriezellfertigung

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Anja Munzke, Expertin für Logistikplanung des Fraunhofer-Instituts für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik (IGCV) und derzeit unter anderem in der Planung der Produktionslogistik der Fraunhofer-Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) in Münster aktiv, sprach mit Battery-News.de über Herausforderungen in der Logistikplanung einer Batteriezellfertigung, den Umgang mit Gefahrstoffen und wie es beim Aufbau der FFB vorangeht.

Die Logistikplanung in der Batteriezellfertigung sei ziemlich komplex, so Munzke, da „einzelne Prozesse beziehungsweise Materialien besondere Umgebungsbedingungen und Handhabungen benötigen“. Außerdem stelle „die anvisierte Flexibilität und Wandlungsfähigkeit der Forschungsfertigung die Logistikplanung vor neue Herausforderungen“, etwa damit wichtige Ressourcen immer in den richtigen Mengen zur Verfügung stehen. Mit der Forschungsfertigung Batteriezelle in Münster erhöhe sich die Komplexität, da hier „neue Materialien mit eventuell anderen Anforderungen und verschiedene Produktionsszenarien“ sowie neue Technologien erprobt werden, was schon bei der Planung so exakt wie möglich berücksichtigt werden müsse.

Die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien bringe „besondere Anforderungen in Bezug auf die Lagerung und Verarbeitung von Gefahrstoffen mit sich“, etwa in der Handhabung mit N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) und Elektrolyten: „Hier haben wir Prozesse auf Basis des heutigen Stands der Technik für das Projekt geschaffen, die sicherstellen, dass die potenzielle Gefahr, die von diesen Medien ausgeht, jederzeit bestmöglich kontrollierbar ist“, erklärt Munzke über den Umgang mit Gefahrstoffen in der FFB, die sich aktuell im Aufbau befindet. NMP etwa soll sicher in unterirdischen Tankanlagen gelagert und über ein Rohrsystem kontrolliert an den Ort seiner Verarbeitung transportiert werden. Für Elektrolyte sei ein separater Gefahrstofflagerraum vorgesehen, für den spezielle Schutzmaßnahmen gelten. Dabei gebe es einen engen Austausch zwischen den Arbeitsbereichen Logistik und Sicherheit. Zudem greife Fraunhofer auf das Wissen „spezialisierter und erfahrener Berater aus der Industrie und dem Bauwesen“ zurück, um geeignete Lösungen zum sicheren Umgang mit Gefahrmedien zu entwickeln.

Den aktuellen Stand des Bauvorhabens bewertet die Expertin positiv, die Zusammenarbeit mit den vielen anderen Fachbereichen, Input-Gebern und Planern sei sehr konstruktiv, aber auch aufwändig: „Bei der Umsetzung einer Fabrik, die nicht nur auf Industrieniveau produzieren, sondern gleichzeitig Innovationen hervorbringen soll, sind viele Sichtweisen zu berücksichtigen“, erklärt Munzke. Es sei „essenziell, dass aus den einzelnen Forschungseinrichtungen und beteiligten Universitäten entsprechender Planungs-Input konsolidiert und dieser anschließend auf das Projektvorhaben übertragen wird“, so die Expertin weiter. Auch auf die weitere Entwicklung des Vorhabens blickt sie „sehr positiv, da alle Planungsbereiche immer detaillierter und die Schnittstellen tiefergehend definiert werden.“

Hintergrund zur Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle FFB

Stromspeicher sind unverzichtbar für die Energie- und Mobilitätswende. Die Forschungsfertigung Batteriezelle FFB soll als Entwicklungszentrum die Produktion großformatiger Lithium-Ionen-Batteriezellen durch Digitalisierungsansätze modularisieren und flexibilisieren und dadurch schrittweise zu einer Ablösung der eingeführten starren Fertigungslinien beitragen. So soll die Forschungsfertigung Batteriezelle FFB den Innovations- und Kommerzialisierungsprozess von Produktionstechnologien für bestehende und zukünftige Zellformate vorantreiben, Risiken bei der Überführung neuartiger Zellkonzepte und Produktionstechnologien in die Großserienfertigung reduzieren und Wettbewerbsvorteile für industrielle Zellhersteller schaffen. Dieses Angebot richtet sich sowohl an etablierte Unternehmen, die eine Großserienfertigung in Deutschland oder im europäischen Ausland aufbauen, als auch an Neueinsteiger und Start-Up Companies.

Die Forschungsfertigung Batteriezelle FFB sieht sich als Teil einer exzellenten deutschen Batterieforschungslandschaft, in der sie die Rolle des Spezialisten für Fertigungstechnologien weit fortgeschrittener technologischer Reifegrade erfüllt. Damit steht sie am Ende einer Forschungspipeline, die von den öffentlich geförderten Forschungsclustern gespeist wird, die sich in Deutschland um die Forschung an neuen Materialien, Prozessen und Zellkonzepten für Batteriespeicher kümmern. Die enge Zusammenarbeit mit diesen eingeführten Batteriekompetenzzentren sei daher erfolgsbestimmend für die Forschungsfertigung Batteriezelle FFB.

Die Forschungsfertigung Batteriezelle FFB wird als Teilinstitut des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT aufgebaut. Fraunhofer arbeitet in Münster eng mit dem Universitätsinstitut Münster Electrochemical Energy Technology – MEET unter Leitung des international renommierten Batterieforschers Prof. Martin Winter sowie mit dem Lehrstuhl Production Engineering of E-Mobility Components unter Leitung von Prof. Achim Kampker an der RWTH Aachen zusammen. Gemeinsam mit diesen beiden nordrhein-westfälischen Batteriekompetenzzentren haben die Fraunhofer-Wissenschaftler die Konzepte zum Aufbau einer Produktionslinie für Lithium-Ionen-Rundzellen im Format 21700 verabschiedet, diese fließen in die Planung des Gebäudes am Hansa Business Park in Münster ein. Darüber hinaus arbeitet die Forschungsfertigung Batteriezelle bis zur Fertigstellung des Gebäudes mit lokal ansässigen Partnern an der Etablierung und Erprobung einzelner Prozessschritte. Ende 2022 soll die FFB ihren Betrieb aufnehmen.

Quelle: Battery-News – „Zur richtigen Zeit mit der richtigen Qualität“: Fraunhofer-Expertin spricht über Produktionslogistik

Über den Autor

Michael Neißendorfer ist E-Mobility-Journalist und hat stets das große Ganze im Blick: Darum schreibt er nicht nur über E-Autos, sondern auch andere Arten fossilfreier Mobilität sowie über erneuerbare Energien und Nachhaltigkeit im Allgemeinen.

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Verstehe ich das richtig? Es wird ein neues Institut gegründet, um mit Unterstützung namhafter Wissenschaftler und Kompetenzzentren eine Produktionslinie von 21700er Zellen aufzubauen, die global bereits seit langem massenhaft gefertigt werden. Sollte die Aufgabe von subventionierten Kompetenzzentren nicht besser in der Erforschung zukünftiger Zellchemie liegen?

Es ist durchaus so, dass die Fertigung von Zellen mit bekannter Chemie noch gewaltige Optimierungsreserven beinhaltet.
Daran zu forschen ist höchst interessant denn kein Mensch weiß, ob und wann irgendwelche neuen Akku-Chemie-Cocktails interessant werden.
Für die nächsten 10 Jahre ist wahrscheinlich noch Evolution statt Revolution angesagt und wer da ein optimales Fertigungsverfahren realisiert gewinnt.

»Es ist durchaus so, dass die Fertigung von Zellen mit bekannter Chemie noch gewaltige Optimierungsreserven beinhaltet.«

Mit dieser Streichung könnte ich zustimmen 😛

Warum es aber gerade die IME schon Baugröße 21700 sein soll, erschließt sich mir nun gar nicht! Watum nicht 26700 oder 32700? An 46800 denkt dann erst recht gar keiner mehr …?

Hint: Mit Zellen aus 32700-LFP-Version! habe ich gerade „Notstrom-Funkempfänger“-Versorgungen gebaut – die laufen jetzt weit über eine Woche ohne Netzstrom – da ist aber noch viel Potential, kobaltfrei, gut zu recyclen und praktisch eigensicher …

Was soll die normale E-Auto-Interessierte mit den internen Logistik-Herausforderungen?

Ich habe 24 Jahre lang Präzisionwerkzeuge für die Zulieferer gemacht, u.a. die der Automobilhersteller.

Soll jetzt auch ein Artikel über die Herausforderungen bei der Herstellung der unzähligen Präzisionwerkzeuge im Automobilbereich geschrieben werden?

Interessanter wären ein Artikel über den aktuellen Stand der Batterietechnik und was in den nächsten Jahren zu erwarten ist, besonders hinsichlich von Preis und Gewicht, damit alle Leser auf dieser Webseite die Vorteile des rein batterie-elektrischen Antriebes ebenfalls erkennen – so wie ich und viele andere.

Daniel, hier lesen eben nicht nur E-Autofahrer mit, sondern auch Menschen, Unternehmen, usw… welche innerhalb der E-Mobilitätsszene arbeiten. Für diese sind solche Inhalte durchaus von Interesse.

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