Battery Plant Technologies

Battery Plant Technologies Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Hans Stein, Lars Ebert 28.-29.02.2012 Thy...
Author: Sofia Waldfogel
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Battery Plant Technologies Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher

(Zellen, Module, Batterien) Hans Stein, Lars Ebert 28.-29.02.2012

ThyssenKrupp System Engineering

ThyssenKrupp: Fokussierter Industriekonzern mit zwei Säulen

ThyssenKrupp Umsatz 42,6 Mrd € • Mitarbeiter 177.000 Steel Europe

Steel Americas

TK Steel Europe CSA • Steel Europe Compass • Processing

Stainless Materials International Services

Nirosta AST NewStar Mexinox Stainless International SKS VDM

Division Materials

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Metals Services Special Services Industrial Services

Elevator ServicesMarine Elevator Plant Components Technology Technology Technology Systems

CENE SEAME AMS AP ES/PBB Accessibility

Uhde Polysius Fördertechnik

System Engineering Transrapid

Rothe Erde Berco Camshafts Steering Forging Group Bilstein-Gruppe Waupaca

Division Technologies

ThyssenKrupp System Engineering

HDW BVN BVSS

ThyssenKrupp System Engineering - Organisation ThyssenKrupp System Engineering Bernd Becker (CEO)

Uta Anders (CFO)

Testing Solutions

Assembly Systems

Car Body Technologies

Forming Dies

Lightweight Solutions

Peter Kohlwig

Jean-Luc Guyon

Josef Görgen

Josef Görgen

Dr. Achim Agostini

• Motortest

• Motormontage

• Karosseriebau

• Werkzeuge

• Karosseriefertigung

• Getriebetest

• Getriebemontage

• Endmontagetechnik

• Prototypen

• Hydroforming

• Achstest

• Achsmontage • Aerospace

•Battery Plant Technologies • Hot Forming

Service 4 Kontinente, 11 Länder, ca. 3.500 Mitarbeiter, ca. 800 Mio. € Umsatz

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ThyssenKrupp System Engineering

ThyssenKrupp System Engineering – Lokale Präsenz

Standort

Service Stützpunkt Vertretung

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ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Inhaltsverzeichnis

1 Motivation 2 Anforderungen, Beispiele Quelle : SBLiMotive

3 Technikum 4 Zusammenfassung

Quelle : Saft

Quelle : Gaia

Quelle : Kokam

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ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Energiespeicher – Produktion (Zellen, Module, Batterien) TKSE - Portfolio – Anpassung

Produkt- und Kundenportfolio wurden erweitert

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ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) TKSE - Leistungsspektrum

Energiespeicher - Produktion Produktions- und Montagesysteme für Zellen, Batteriemodule und Batterien

ThyssenKrupp System Engineering

Engineering

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Fördertechnik-Handling-Lagerung • Simultan. Engineering • Machbarkeitsstudien • Konzeptplanungen • Ausschreibungsunterlagen • Konstruktion • Anlaufbegleitung

Integrierte Qualitätssicherung (IQA) • Material- und Geometriekontrolle • Funktionstest • Parameterkontrolle • Bedienerlogbuch • Fehlermanagementsystem

Schlüsselfertige Produktionsanlagen

• Rollenbahnsysteme • Regalsysteme • Einzelkomponenten • interne Logistik • interne Fördertechnik

• Modularer Aufbau • Produktflexibilität • Stückzahlflexibilität • Ressourceneffizienz • EOL - Test

Service

Digitale Fabrikplanung • Simulation • virtuelle IBN zur Sicherung des SOP

ThyssenKrupp System Engineering

• Schulung / Training • Produktionsbegleitung • Umbauten • Instandhaltung / Wartung / Ersatzteile

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Inhaltsverzeichnis

1 Motivation 2 Anforderungen, Beispiele Quelle : SBLiMotive

3 Technikum 4 Zusammenfassung

Quelle : Saft

Quelle : Gaia

Quelle : Kokam

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ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Anforderungen, Schwerpunkte Wesentliche Prozessschritte bei der Zell – Produktion

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Mixen; Beschichten, Walzen und Zerteilen der Elektroden



Stapeln oder Wickeln der Elektroden



Fügen der Elektroden, Montage der Zelle



Verschließen der Zellhülle



Evakuierung, Elektrolytbefüllung, Erstladung, Verschließen



Formierung, Altern, EOL – Test Zelle

Trockenatmosphäre 2 – 10 %

Spannungsführend 3 - 4 V

ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Anforderungen, Schwerpunkte Wesentliche Prozessschritte bei der Modul – Produktion

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Vereinzeln und Fördern von Zellen



Zelleingangsprüfung, Zellsortierung



Stapeln bzw. Anordnen der Zellen



Herstellen der Modulhülle



Umformen und / oder Verbinden der Elektroden



EOL – Test Modul

Spannungsführend 3 - 4 V

Spannungsführend 30 – 100 V

ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Anforderungen, Schwerpunkte Wesentliche Prozessschritte bei der Batterie – Produktion •

Stapeln bzw. Anordnen von Modulen



Montage von Schläuchen und Kabeln



Montieren und Verschließen der Packhülle



EOL – Test Batterie

. . .

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Spannungsführend 30 – 100 V

Spannungsführend 300 – 400 V

ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Montage von Zellen

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ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Montage von Modulen

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ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Montage von Modulen

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ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Formierung von Zellen

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ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Inhaltsverzeichnis

1 Motivation 2 Anforderungen, Beispiele Quelle : SBLiMotive

3 Technikum 4 Zusammenfassung

Quelle : Saft

Quelle : Gaia

Quelle : Kokam

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ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Technikum

Forschung & Entwicklung Anlagenbau

Trockenraum (Mixen, Beschichten, Walzen, Teilen u.a.) Montagekabinen

(Schweißen, Handling u.a.)

Applikationsflächen (Test von Kundenanlagen)

Planetenwickeleinheit

Geometrieabgleich (geregelter Antrieb) optional Drehbewegung des Kernes (geregelter Antrieb)

Katode Separator

spreizbarer Kern

Andrückrolle

winkel alfa immer größer 0° zur Absicherung beim Richtungswechsel

Abwickeln (geregelter Antrieb) Separator

Anode Bewegung der Planeten als Gruppe (geregelter Antrieb)

Kernwelle ist durchgehend mit Teilung zur Entnahme der fertigen Rollen

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ThyssenKrupp System Engineering

Wickeleinheit ist axial verschiebbar zum nächsten Kern

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Technikum

Forschung & Entwicklung Anlagenbau

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ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Thermographie zur Nahtkontrolle für Al- und Cu-Werkstoffe

Forschung & Entwicklung Anlagenbau

Temperature (in °C)

Vergleich Abkühlverhalten

Zeit (in ms) gut Qualität

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Luftspalt

ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Wissenschaftliche Partner Fördermittel für partielle Problemstellungen

Forschung & Entwicklung Anlagenbau

ThyssenKrupp SAB Sächsische Aufbaubank

Wissenschaftliche Zusammenarbeit Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS – Dresden

Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme Dresden

Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Chemnitz

TU Dresden Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik

TU Chemnitz, Fakultät Maschinenbau, Professur Technische Thermodynamik

INPRO Innovationsgesellschaft mbH Berlin

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ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Inhaltsverzeichnis

1 Motivation 2 Anforderungen, Beispiele Quelle : SBLiMotive

3 Technikum 4 Zusammenfassung

Quelle : Saft

Quelle : Gaia

Quelle : Kokam

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ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien) Zusammenfassung

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1

Der Markt entwickelt sich derzeit sehr dynamisch und hat voraussichtlich unterschiedliche Steigerungsraten bis 2015 und nach 2015.

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Die technischen Entwicklungen der Zellen, Module und Batterien sind bei weitem noch nicht abgeschlossen. Neben der Kostenreduzierung wird auch intensiv an der Verbesserung des Masse – Leistungsverhältnisses gearbeitet. In diesem Zusammenhang muss auch die „Montagefreundlichkeit“ verbessert bzw. erreicht werden.

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Zur Absicherung der im Automotive – Bereich gesteckten Ziele sind weitere neue Produktionsanlagen erforderlich, die ggf. in logistisch optimaler Reichweite von der Endmontagestelle errichtet werden.

4

Die produktbezogenen Anforderungen an Produktionsanlagen sind weitgehend bekannt und bedingt umsetzbar. Zur Optimierung und Absicherung sind weitere F&E Arbeiten erforderlich.

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Als ganzheitliche Betrachtung sind neben der Ressourceneffizienz der Produktionsanlagen auch für das Recycling bzw. den Rückbau von Zellen, Modulen und Batterien mechanisierte und automatisierte Verfahrens- und Anlagenkonzepte zu entwickeln.

ThyssenKrupp System Engineering

Industrielle Produktionsanlagen für Energiespeicher (Zellen, Module, Batterien)

Danke für Ihre Aufmerksamkeit

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Hans Stein Leiter Forschung & Entwicklung

Dr. Lars Ebert Projektleiter - Battery Plant Technologies

ThyssenKrupp System Engineering GmbH Zeißigstraße 12 09337 Hohenstein-Ernstthal Telefon/Phone: +49 (0)3723 / 62352 E-Mail: [email protected]

ThyssenKrupp System Engineering GmbH Zeißigstraße 12 09337 Hohenstein-Ernstthal Telefon/Phone: +49 (0)151 / 14668548 E-Mail: [email protected]

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