Systeme zur Batterieverarbeitung

Die Technologie der Festkörperbatterien (ASSB) wird seit Jahren weiterentwickelt und bietet erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Sicherheit, Ladezeiten und Dichte. Quintus steht an der Spitze dieser Innovation und bietet fortschrittliche Lösungen für das isostatische Pressen an, um die Produktion von Festkörperbatterien vom Labor bis zur Serienfertigung zu unterstützen.

Vorteile des warmen isostatischen Pressens bei der Batterieherstellung

Mehrere Herausforderungen haben die Kommerzialisierung von All-Solid-State-Batterien (ASSBs) behindert, darunter die Restporosität der Komponenten, unzureichender Partikelkontakt sowie Volumenänderungen der Zelle während des Lade- und Entladevorgangs. Das Warm-isostatische Pressen (WIP) hat sich jedoch als entscheidende Lösung zur Bewältigung dieser Probleme herausgestellt.

Reduzierter Innenwiderstand

WIP senkt den Innenwiderstand durch Verringerung der Porosität und Verbesserung des Partikelkontakts, insbesondere in sulfidbasierten ASSBs, wo es den Widerstand der ionischen Korngrenzen und die Gesamtporosität verringert.

Erhöhte Zykluslebensdauer

Durch die Verbesserung der Materialdichte und der strukturellen Integrität erhöht WIP die Lebensdauer von ASSBs und gewährleistet so eine bessere langfristige Leistungsfähigkeit und Stabilität.

Verbesserte Coulomb-Effizienz

WIP optimiert die Partikeldichte und -homogenität, was zu einer besseren Lade- und Entladeeffizienz sowie einer höheren Coulomb-Effizienz führt und zudem ein gleichmäßiges Drucksintern selbst bei mehrschichtigen Zellen ermöglicht.

Flexibilität bei Zellgrößen und Geometrien

Das WIP-Verfahren kann Zellen unterschiedlicher Größe und Form verarbeiten, wobei ein gleichmäßiger Druck und eine gleichmäßige Temperatur angewendet werden, wodurch die Herausforderungen überwunden werden, mit denen andere Verfahren wie das einachsige Pressen konfrontiert sind.

Produkt-Kategorien

Batteriepressen

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Meistens verwendet in

Fahrzeugtechnik

Energie & Stromerzeugung

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Testimonials

“Using solid ceramics instead of liquid electrolytes in batteries is expected to increase safety, as well as energy density and charging capabilities. However, work with new layers of electrolyte materials indicates that the common uniaxial methods such as calendaring, or hot pressing, lead to insufficient electrode density and lower electrochemical performance. Therefore, warm isostatic pressing is labeled a key technology in creating sufficient particle-to-particle contact.

Additionally, the equipment (MIB 120) is manufactured to the latest ASME pressure vessel code for high pressure operation, ensuring the operators’ safety, which is paramount in my research group. With this equipment-supplier/academic-research strategic partnership, we will be able to achieve greater advancements for all-solid-state batteries and move towards commercialization at a faster pace.”

Professor Y. Shirley Meng, Ph. D.

Professor, University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering; Adjunct Professor, University of California San Diego Nanoengineering Department; and Chief Scientist, Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science (ACCESS) at Argonne National Laboratory, USA

“Using solid ceramics instead of liquid electrolytes in batteries is expected to increase safety, as well as energy density and charging capabilities. However, work with new layers of electrolyte materials indicates that the common uniaxial methods such as calendaring, or hot pressing, lead to insufficient electrode density and lower electrochemical performance. Therefore, warm isostatic pressing is labeled a key technology in creating sufficient particle-to-particle contact.

Additionally, the equipment (MIB 120) is manufactured to the latest ASME pressure vessel code for high pressure operation, ensuring the operators’ safety, which is paramount in my research group. With this equipment-supplier/academic-research strategic partnership, we will be able to achieve greater advancements for all-solid-state batteries and move towards commercialization at a faster pace.”

Professor Y. Shirley Meng, Ph. D.

Professor, University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering; Adjunct Professor, University of California San Diego Nanoengineering Department; and Chief Scientist, Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science (ACCESS) at Argonne National Laboratory, USA

Häufig gestellte Fragen

Wir sind für die verschiedensten Ansätze offen, legen den Fokus momentan aber eher auf das Pouch-Zellformat. Konzepte mit Lithium-Metall-Anode oder integrierter Lithium-Metall-Anode sind im Rahmen von Produktionstests besonders interessant für uns. Wir testen aktuell täglich Festkörper-Elektrolytsysteme mit Sulfiden, Oxiden und Verbundstoffen in unseren Anwendungszentren in Schweden und den USA.

Das ist von der Zellkonstruktion abhängig; im Falle eines (anodenlosen) Konzepts mit integrierter Lithium-Metall-Anode würde Quintus eine Verdichtung der vollständigen Pouch-Zelle vorschlagen. Damit würde sich das isostatische Pressen dem Stapeln und Verpacken im Beutel (Pouch) anschließen.

Die Anfangsinvestition erscheint relativ hoch, fällt jedoch im Vergleich mit anderen heute in der Batterieproduktion eingesetzten Anlagen eher niedrig aus. Berechnungen mit von uns entwickelten realistischen Kostenmodellen ergeben für das isostatische Pressen Kosten im unteren Cent-Bereich pro kWh. Das Berechnungsmodell berücksichtigt verschiedene Parameter, wobei die mit dem größten Einfluss die Beutelabmessungen und die Kesselgröße sind, die je nach Kundenwunsch angepasst werden können.

Das Chargenmerkmal ist ein wichtiges Thema. Unsere Simulationen zeigen, dass die Automatisierung von Beschickung, Entnahme und Verdichtung zur Implementierung des isostatischen Pressens in den Gesamtprozess kein Problem sein sollte. Außerdem wird die Prozessgeschwindigkeit vor der Verdichtung durch die Stapel-/Aufwickelgeschwindigkeit begrenzt.

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