ProPowerSafe - Entwicklung optimierter und hocheffizienter Produktionskonzepte zur ausschussfreien Fertigung von schnellladefähigen Rundzellen für Stromspeicher mit hoher Lebensdauer und Sicherheit (ProPowerSafe); TV: Entwicklung eines für den Batterieelektrodenstrukturierungsprozess geeigneten Lasers
Zeitraum
2025-10-01 – 2028-09-30
Bewilligte Summe
224.047,16 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EI4110C
Leistungsplansystematik
Elektrochemische Speicher - Lithium-basierte Batterien [EA2312]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE.IIC2)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI4)
Förderprogramm
Energie
Eine besondere Herausforderung besteht in der Bereitstellung einer hohen mittleren UKP-Laserleistung bei gleich-zeitiger geeigneter Auslegung des Laserstrahlintensitätsprofils (Laser-Mode), um einerseits wirtschaftliche Prozessgeschwindigkeiten zu erzielen und um andererseits die für die Strukturierung der Elektroden erforderliche Moden- und Strahlstabilität (Pointing Stability) bei hohen Strahlintensitäten und hohen Pulsfre-quenzen (bis in den GHz-Bereich (109 Hz)) zu realisieren. In diesem Vorhaben wird der Verbund-partner EDGE anhand der vom KIT ermittelten Prozessfenster (AP4) ein maßgeschneidertes Hoch-leistungs-Konzept für den industriellen Einsatz zur R2R-Strukturierung von Elektroden entwickeln und für die Integration durch ACP in die Pilotanlage (AP5) zur Verfügung stellen. Dieses AP erfor-dert daher eine enge Zusammenarbeit und Abstimmung zwischen EDGE, KIT und ACP, um einen erfolgreichen Transfer der Laserstrahlquelle in die Fertigungsanlage abzusichern. Die einstellbaren Laserparameter müssen auf das Multibeam-Konzept angepasst werden. Dadurch kann es erforder-lich werden hohe Laserpulsenergien deutlich oberhalb von 200 µJ im Lasersystem zu erzeugen, um eine ausreichende Energie für die jeweiligen Einzelstrahlen bereitzustellen. Die Prozessskalierung erfordert eine Maximierung der Abtragseffizienzen für die jeweiligen Elektrodenmaterialien. Dies be-deutet zum einen eine geeignete Abstimmung zwischen Pulsenergie und Pulswiederholrate im La-sersystem und zum anderen sollte das Lasersystem auch eine Einstellung der Pulsform (Burst-Modus bei GHz- oder MHz-Laserstrahlquellen) ermöglichen. AP3 ist Bestandteil des Meilensteins M3, welcher als zentraler Meilenstein festgelegt ist.