Die im Rahmen des Projekts entstehende Fraunhofer FFB soll es Industrieunternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Batteriezellproduktion ermöglichen, ausgewählte Prozessschritte oder komplette Produktionsprozesse in Bezug auf Material, Produktionstechnologie, Energie- und Ressourceneffizienz, Qualität, Durchsatz und Kosten zu erproben und für ihre Zwecke zu optimieren. Das erste, derzeit im Bau befindliche Gebäude der Fraunhofer FFB, die „FFB PreFab“, wird eine Musterlinie für die kleinskalige Batteriezellproduktion enthalten. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sollen für eine Erprobungslinie für die mittelskalige Produktionsforschung und eine Fertigungslinie zur großskaligen Batteriezellproduktion genutzt werden, die in einem weiteren Gebäude - der „FFB Fab“ - ab dem Jahr 2025 einsatzbereit sein soll.

F&E-Anlage mit Dispergiersystem

Das Kernelement der von Ystral in der FFB PreFab installierten Anlage wird die Maschine Ystral Batt-TDS Navi sein, ein Dispergiersystem für die Herstellung von Lithium-Ionen-Elektroden-Slurries mit Ansatzgrößen bis zu 12 L, das speziell für F&E-Zwecke entwickelt wurde und eine Realisierung des gesamten Slurry-Mischprozesses innerhalb weniger Minuten ermöglicht. „Die Ystral Batt-TDS saugt Pulverstoffe staubfrei unter Vakuum in einen Flüssigkeitsstrom ein und ermöglicht dadurch eine Dispergierung der Pulverpartikel innerhalb von Millisekunden“, so Geschäftsführer David Manke, der die Entwicklung der Batt-TDS von Beginn an mitgestaltet hat. „Die Dispergierung von polymeren Bindemitteln, leitfähigen Kohlenstoffen und abrasiven Aktivmaterialien wird dabei entsprechend ihrer spezifischen physikalischen Eigenschaften und Strukturen angepasst.“ Neben der Batt-TDS Navi ist die Ystral Batt-TDS noch in drei weiteren Baugrößen für mittel- und großskalige Fertigungsprozesse für Kathoden- oder Anoden-Slurries mit einer Kapazität von bis zu 5.000 L/h verfügbar.

Zur Anlage in der FFB PreFab gehört neben der Ystral Batt-TDS Navi auch Handlingsequipment für die Verarbeitung der pulverförmigen Rohstoffe. In einem Isolator können Säcke mit Gefahrstoffen wie NMC sicher geöffnet und die pulverförmigen Rohmaterialien verwogen werden. Über einen angedockten Pulvertrichter werden die Pulverstoffe dann ohne Umgebungskontakt der Batt-TDS zugeführt. Teil der Anlage ist zudem eine flexibel erweiterbare Steuerung, die eine Anbindung an übergeordnete Steuerungssysteme der Forschungsfertigung erlaubt. Komplettiert wird die F&E-Anlage durch mehrere fahrbare Pufferbehälter mit installiertem Mischer und einem Fassungsvolumen von bis zu 50 L.

„Große Chance für den Industriestandort Deutschland“

Nach derzeitiger Planung wird Ystral in der Forschungsfertigung in Münster ab Ende 2023 die ersten Tests von Batterieherstellern begleiten und mit Schulungen und Seminaren vor Ort präsent sein. „Das Projekt Forschungsfertigung Batteriezelle ist eine sehr große Chance für den Industriestandort Deutschland, um bei einer Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts Vorreiter zu werden, Abhängigkeiten in der Lieferkette zu vermeiden und einen neuen Standard für eine nachhaltige und energieeffizente Batterieproduktion zu setzen“, so Manke. „Wir freuen uns, diese Entwicklung mit unseren Misch- und Dispergiertechnologien mitgestalten zu können.“