Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWUFestkörperbatterien sind entscheidend für die Entwicklung sicherer, leichter und energiedichterer Energiespeicher für Mobilitätsanwendungen. Die Produktion von Festkörperbatterien im industriellen Maßstab wird jedoch nach wie vor durch hohe Kosten, geringe Ausbeuten und eine eingeschränkte Kompatibilität mit der bestehenden Produktionsinfrastruktur für Lithium-Ionen-Batterien behindert. MAXIMA bewältigt diese Herausforderungen durch die Entwicklung und Validierung eines integrierten, lösungsmittelfreien Verfahrens zur verbesserten Produktion von Festkörperbatterie-Zellen, das in bestehenden Batterieproduktionslinien eingesetzt werden kann.
MAXIMA kombiniert innovative Materialverarbeitung, Rolle-zu-Rolle-Fertigung, laserbasierte Oberflächenstrukturierung und -zerschneidung sowie digitale Prozessüberwachung, um eine skalierbare Produktion von Hochleistungs-Festkörperzellen zu ermöglichen. Zu den wichtigsten Entwicklungen zählen die kontinuierliche, auf Extrusion basierende Verarbeitung von Verbundkathoden und Festelektrolyten, die Rolle-zu-Rolle-Laserbearbeitung ultradünner Lithiummetall-Anoden sowie eine neuartige, gestapelte Zellenarchitektur, die für anspruchsvolle Anwendungen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie optimiert ist.
Diese Technologien werden unterstützt durch Inline-Messtechnik und Zustandsüberwachung gestützt durch maschinelles Lernen. Außerdem helfen digitale Modelle, die Prozessbedingungen mit Materialqualität, Ausbeute und Zellleistung verknüpfen.
MAXIMA wird diese integrierten Fertigungsmodule an einer Pilotproduktionslinie demonstrieren, mit dem Ziel, im Vergleich zur derzeitigen Festkörperbatterie-Fertigung Verbesserungen bei Ausbeute, Energieeffizienz und Kosten zu erzielen. Die SSbD-Prinzipien sind durchgängig integriert und werden durch Lebenszyklusanalysen sowie technisch-wirtschaftliche Analysen untermauert. Durch die Konzentration auf modulare Upgrades, die mit der bestehenden Infrastruktur kompatibel sind, verringert MAXIMA das Investitionsrisiko für Hersteller und stärkt gleichzeitig die strategische Autonomie Europas bei der Batterieherstellung. Das Projekt unterstützt die Ziele der EU im Bereich des Klimawandels, der industriellen Transformation und der digitalen Wende, indem es die kosteneffiziente, nachhaltige und wettbewerbsfähige Produktion von Festkörperbatterien der nächsten Generation für saubere Mobilität ermöglicht.