Systeme zur Batterieverarbeitung

Die Technologie der Festkörperbatterien (ASSB) befindet sich seit Jahren in der Entwicklung und bietet erhebliche Verbesserungen bei Sicherheit, Ladezeiten und Energiedichte. Quintus steht an der Spitze dieser Innovation und bietet fortschrittliche Lösungen für das isostatische Pressen, um die Produktion von Festkörperbatterien vom Labor bis hin zur Großserienfertigung zu unterstützen.

Vorteile des warm-isostatischen Pressens für die Batterieverarbeitung

Mehrere Probleme haben die Kommerzialisierung von Festkörperbatterien (ASSBs) behindert. Dazu gehören die Restporosität der Komponenten, ein unzureichender Partikelkontakt und Veränderungen des Zellvolumens während des Ladens und Entladens. Das Warm Isostatic Pressing (WIP) hat sich jedoch als eine wichtige Lösung für diese 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 sorgt für eine bessere langfristige Leistung und Stabilität.

Verbesserte Coulomb-Effizienz

WIP optimiert die Partikeldichte und -homogenität, was zu einer besseren Lade-Entlade-Effizienz und einem höheren Coulomb-Wirkungsgrad führt, und ermöglicht gleichzeitig eine gleichmäßige Drucksinterung selbst bei Mehrschichtzellen.

Flexibilität bei Zellgrößen und Geometrien

WIP kann Zellen verschiedener Größen und Formen verarbeiten und dabei einen gleichmäßigen Druck und eine gleichmäßige Temperatur ausüben, wodurch andere Methoden wie das einachsige Pressen überflüssig werden.

Produkt-Kategorien

Batteriepressen

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Meistens verwendet in

Fahrzeugtechnik

Energie & Stromerzeugung

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Wie wir unsere Kunden unterstützen

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Isostatisches Warmpressen: Vom Labor zum Pilotprojekt zur Produktion von Festkörperbatterien

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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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