High-End Batterien

Mit Short-Cycle und In-Line Plasma Vorbehandlung für modernste Batteriesysteme

Langzeitstabile Batteriemodule

Der Akku stellt das Herzstück eines Elektrofahrzeugs dar. Neben der Automobilbranche sind Akkus heutzutage ein essenzieller Bestandteil in vielen Industriebereichen, wie der PV-Industrie (Solarspeicher), Mobilgeräte (Smartphones, Tablets, Akku-Werkzeuge), etc. Die Anforderungen an die Batteriezelle sind dementsprechend besonders hoch. Verbindungen und somit die Haftung der einzelnen Komponenten beeinflussen nicht nur die Dichtigkeit, sondern stellen auch das Batteriewärmemanagement sicher, was die Lebensdauer und Effizienz eines Batteriesystems definiert. Von der Herstellung der einzelnen Zellen, angefangen mit der Anode und Kathode, über Prozessschritte wie das Kalendern, die Trocknung und das Zell-Assembling bis hin zum Zell-Finishing und somit dem fertigen Batterie-/Akkumodul, sind die Plasma- und Vakuumtechnologien von Diener electronic das Erfolgsrezept.

So ist es in vielen Fällen nötig die Trägerfolie, vor der Beschichtung mit dem Slurry, einer Plasmareinigung und –aktivierung zu unterziehen. Dabei spielt das Material der Folie (Kupfer, Aluminium, PEEK, etc.) prinzipiell keine Rolle und kann entweder in Rolle-zu-Rolle Niederdruckplasmaanlagen oder Inline mit rotierenden Atmosphärendruck-Plasmadüsen (PlasmaBeam RT) vorbehandelt werden.
Nach der Beschichtung und Trocknung der Trägerfolie sowie dem anschließenden Kalendern (Calendering) muss diese erneut gereinigt und aktiviert werden. Um somit eine konstante Leistungsfähigkeit der Zellen zu gewährleisten. Ebenso bei der Separatorfolie (Separatorsheets) und der Kontaktierung sind die Qualitätsansprüche an eine partikelfreie Feinstreinigung enorm. Was den Einsatz der Plasmatechnologie in Hinblick auf Prozesssicherheit, Umweltfreundlichkeit als auch Kosteneffizienz zum idealen Vorbehandlungsschritt macht.

Die anschließende Modulproduktion setzt in vielen Fertigungsschritten einen hohen Aktivierungsgrad der einzelnen Komponenten voraus. So müssen die fertigen Zellen optimale Oberflächeneigenschaften vorweisen um eine Verklebung oder einen Verguss prozesssicher zu ermöglichen. In gleichem Maße müssen bei der elektrischen Verbindung der Batteriezellen (Drahtbonden/Wire bonding) die Kontakte (Pins) absolut staub- und fettfrei sein. Der Einsatz unserer Plasma Geräte zur Oberflächen-Aktivierung/-Reinigung ist daher weniger empfehlenswert als vielmehr erforderlich um qualitativ einwandfreie Batteriemodule zu produzieren. Für diese Vorbehandlung eignen sich sowohl die Atmosphärendruck Plasmaanlagen (PlasmaBeam) als auch Niederdruck Plasmaanlagen. Wobei Plasmasysteme im Niederdruckbereich entscheidende Vorteile gegenüber den Atmosphärendruckanlagen vorweisen. Beispielsweise ist die Entfernung von Oxidschichten auf Kupfer- oder Nickel-Oberflächen mit Vakuum-Plasma ein Kinderspiel und bereits ein standardisierter Prozess in vielen Industriebereichen. Wohingegen solche Ergebnisse mit Atmosphärendruck Anlagen kaum erreichbar sind.

Auch die finale Batterie-Packproduktion weißt in vielen Belangen die Notwendigkeit einer Vorbehandlung der Komponenten auf. Beispielsweise in Sicherheits- und Leistungsrelevanten Anliegen, wie dem Haftverbund der Wärmeleitplatte (Thermomangement), oder der vollständigen Abdichtung des Batteriegehäuses. Aber auch Ästhetische und Optische Prozesse wie das Lackieren, Bedrucken oder Bekleben des Gehäuses benötigen für eine VOC-/Primer-freie Aktivierung den Einsatz von Plasma.

Neben der Inline Integration von Atmosphärischen Plasmadüsen, sind Kurztakt (Short-Cycle) Vakuum-Plasmaanlagen zielführende Vorbehandlungsmethoden. Die Vorteile von Niederdruckplasma bestechen dabei mit einer ganzheitlichen, noch effektiveren 3D-Behandlung des Bauteils, und das ganz ohne die bei Atmosphären-Plasma entstehenden Stickstoffoxide (NOx) und Ozon.

Ihre Vorteile

Mit der Niederdruck- und Atmosphärendruck-Plasmabehandlung werden die Herausforderungen bei der Benetzung, Versiegelung, Folierung, Verklebung und Lackierung souverän gelöst.

Langzeitstabile Klebeverbindungen und Vergussprozessen sowie bestmögliche Haftung von Lack und Folie

Partikelfreie Reinigung von Staub, Oxidschichten und Verunreinigungen wie Trenn-/Gleitmitteln, Schneidölen, Ziehfetten, Silikonen …

Kostengünstige Prozesssicherheit durch hohe Geschwindigkeit, Kontrolle und einfache Integration

Vakuumsysteme in der Batteriefertigung

Abseits dem Einsatz von Plasma in der Batterieherstellung, findet man unter anderem auch Vakuumsysteme in der Prozesskette. Auch hierfür bieten wir entsprechende Lösungen. So werden unsere Vakuum-Trocknungsanlagen (Vakuum Trockner) in der Batteriezellen-Fertigung nach dem Trennen (Slitting) des Elektrodenbands (Muttercoil) eingesetzt. Die kleineren Elektrodenbänder (Tochtercoils) sind dabei aufgerollt über mehrere Stunden in dem Vakuumofen (Vakuumtrockner), wobei ihnen die Restfeuchtigkeit entzogen wird und Lösungsmittel ausgasen/entgasen. Außerdem müssen Batterien (z.B. Lithium-Ionen-Akkus) nach der Fertigstellung einer UN 38.3 Prüfung und Zertifizierung unterzogen werden. Dies geschieht mitunter in Höhensimulationsanlagen (Unterdruckprüfung), wobei die Batterien und Akkus über sechs Stunden einem Druck von 116 mbar ausgesetzt werden. Ihr Vorteil: Bei Uns erhalten Sie Atmosphärendruckplasma-, Niederdruckplasma- und Vakuumanlagen aus einer Hand.

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