Die Fraunhofer-Gesellschaft beabsichtigt, eine führende Rolle bei der Entwicklung industrieller Batterieproduktionsanlagen in Europa zu übernehmen. Der Bau einer neuen Testanlage am Forschungs- und Entwicklungsstandort Münster und einer Gigafactory auf demselben Gelände gehören zu diesem Plan. «Das Fraunhofer FFB hat ein klares Ziel. Wir erforschen und entwickeln Lösungen für die Skalierung der Produktionstechnologien für Lithium-Ionen-Batterien. Unsere Kundinnen und Kunden sind deutsche Automobilhersteller, die in die Batterieproduktion einsteigen wollen, um sich unabhängiger von internationalen Zulieferern und Anlagenbauern in der Batterieindustrie zu machen», sagt Markus Eckstein, Leiter der Fraunhofer FFB-Forschung.
Zehn Kilometer weiter südlich von der aktuellen Pilotanlage (FFB Workspace), im Hansa-Businesspark Münster, steht bereits die komplette Aussenhülle der FFB PreFab, des nächsten Meilensteins des Fraunhofer FFB. Im Jahr 2024 sollen die Bauarbeiten abgeschlossen sein und die bestehende 30-Millimeter-Extruderanlage von Bühler in die FFB-PreFab einziehen. Die Pilot-Anlage verbindet eine industrietaugliche Produktionsleistung mit einer einfachen Bedienung. «Dank des modularen Aufbaus kann innerhalb kürzester Zeit eine sehr grosse Anzahl von Prozessparametern eingestellt und damit der Mischprozess sehr effizient angepasst werden», erklärt Philipp Stössel, Team Manager Process Technology Grinding & Dispersing bei Bühler.
In der FFB PreFab forschen die Teams mit Kundinnen und Kunden und Universitäten auf einer Fläche von 6000 Quadratmetern. «In unseren Innovationsmodulen können wir die Vorteile der kürzeren Umstellung- und Reinigungszeiten nutzen. So können wir bestehende Prozesse verbessern, neue Technologien anwenden und die gewonnenen Erkenntnisse auf industrielle Anwendungen übertragen», sagt Eckstein.
Das kontinuierliche Mischverfahren von Bühler ist einzigartig in der Branche. Es ermöglicht das Dosieren von Rohmaterial, Vormischen, Kneten, Feindispergieren und Entgasen in einer einzigen Maschine. «Dank der kontinuierlichen Mischtechnologie von Bühler können wir genaue Parameter für die Skalierung bestimmen und auf die Gigafactory übertragen. Die Batterieexpertinnen und Batterieexperten von Bühler bringen uns immer wieder dazu, die Abläufe aus einem anderen Blickwickel zu betrachten, und wir stehen in regem Austausch, wenn es um neue Technologien und Best Practices geht. Wir sind zum Beispiel fasziniert von QuaLiB, einer hauseigenen Entwicklung von Bühler, die es ermöglicht, die Qualität des Elektrodenpaste in Echtzeit zu analysieren und die Rückverfolgung des Prozesses sicherzustellen», erklärt Eckstein.
Die Fraunhofer-Forschungseinrichtung
Die Zusammenarbeit geht noch weiter. Bühler hat eine öffentliche Ausschreibung für sich entschieden und wird die Fraunhofer-Industrieanlage mit einem 93-Millimeter-Extruder sowie einer hochentwickelten Anlage für die Handhabung, Lagerung und Dosierung der Rohstoffe und für die Lagerung der Paste ausstatten. Die Anlage wird in der Lage sein, bis zu 1200 Liter Elektrodenpaste pro Stunde zu verarbeiten.
«Es ist aussergewöhnlich, dass eine Forschungseinrichtung eine komplette Lithium-Ionen-Batterieanlage aufbaut, um Forschung im Tonnenmassstab zu betreiben. Eine solche industrierelevante Forschung wird wertvolles Know-how hervorbringen und könnte dazu beitragen, die Technologielücke zwischen Europa und Asien zu schliessen. Ausserdem ist es eine ideale Plattform, um qualifizierte Arbeitskräfte für die Batterieindustrie aufzubauen», sagt Stoessel. «Für Bühler ist dies ein Leuchtturmprojekt, das dazu beitragen wird, die kontinuierliche Mischtechnologie weiter zu fördern.»
Ein dynamischer Markt
Die Fraunhofer-Forschungseinrichtung FFB ist ein Zeichen für die dynamische Entwicklung, die das Thema industrielle Batterieherstellung in der Forschung und Industrie einnimmt. Unternehmen und Forschungsinstitute suchen nach Möglichkeiten, die Kapazität zu verbessern, die Ladezeit zu verkürzen, die Kosten zu senken und die Innovation weiter voranzutreiben.
Das Potenzial ist gross und Bühler ist bereit, gemeinsam mit seinen Forschungspartnerinnen und -partnern und der Automobilindustrie an einer nachhaltigen Zukunft zu arbeiten. Bühler hat seinen Geschäftsbereich Battery Solutions vor mehr als zehn Jahren gegründet. Basierend auf der bewährten Doppelschneckenextruder-Technologie für die Lebens- und Futtermittelindustrie entwickelte Bühler ein neues kontinuierliches Mischverfahren für Elektrodenpaste. In diesen Jahren hat Bühler weltweit Aufträge für mehr als 70 kontinuierliche Elektrodenpaste-Mischanlagen erhalten, wovon mehr als die Hälfte Grossanlagen sind.
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