Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

e-Mobilität

Das Fraunhofer ILT entwickelt für die unterschiedlichen Anforderungen der e-Mobility neue Konzepte für das Packaging von Leistungselektronik, für Batterietechnik und zum Bau von Antriebssystemen. Schwerpunkte sind hier laserbasierte Verfahren zur Herstellung von Batteriemodulen und Batteriepacks, bei denen einzelne Zellen leistungs- und energietechnisch optimal verschaltet werden. Konstruktion, Prozessentwicklung und Auslegung von Fertigungssystemen für Batterien und Leistungsmodule sind Kernthemen, mit denen die Forschenden die e-Mobilität unterstützen.

Verkapseln von Batteriezellen und Batteriemodulen

Bei Lithium-Ionenbatterien führt der Kontakt des aktiven Materials mit Wasser oder Sauerstoff zur Degradation des Lithiums und dadurch schrittweise zur Zerstörung der Batterie. Um diese Wechselwirkung mit der Umgebung zu verhindern, werden Metallgehäuse (Rundzellen, prismatische Zellen) oder Hochbarriere-Multilayer-Folien (Pouch-Zellen) verwendet.

Durch einen Lasermikroschweißprozess lässt sich das Aufschmelzen der Folien oder des Metallgehäuses räumlich begrenzen, so dass das innenliegende aktive Material nicht beschädigt wird. Die verkapselte Batteriezelle ist gegen äußere Einflüsse so optimal geschützt.

Laserbonden

Für eine besonders flexible Verbindungstechnik wird das am Fraunhofer ILT entwickelte Laserbonden verwendet, bei dem ein modifizierter Drahtbonder mit einem Faserlaser, einem galvanometrischen Scanner und einer Strahlführungs- und Fokussiereinheit kombiniert wurde.

Die Anlagentechnik ermöglicht die automatische Zuführung eines flexiblen Verbinders zur Bauteiloberfläche. Unter Verwendung von örtlicher Leistungsmodulation können Aluminium- oder Kupferbändchen mit einem Querschnitt von bis zu 300 x 2000 μm² auf den Batteriepol geschweißt werden.

Hocheffiziente Energiespeicher

Auch abseits des Autos ermöglichen hoch effiziente Energiespeicher den Einsatz elektrisch angetriebener Fortbewegungsmittel. Es fahren bereits batterieelektrische Schiffe und Fähren, sogar Züge und Flugzeuge.

Die Entwicklung von Feststoffbatterien hat das Potenzial, die Effizienz, Nachhaltigkeit und Einsatzmöglichkeiten der elektrischen Mobilität erheblich zu verbessern. Diese Art von Batterien bietet eine höhere Energiedichte, verbesserte Sicherheit und eine längere Lebensdauer im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien.

Forschung und Entwicklung konzentrieren sich auf die Verbesserung der Leistungsfähigkeit und Effizienz dieser Batterien sowie auf die Entwicklung von Ladeinfrastrukturen und -systemen.

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