Rührreibschweißen von Trägerfolien und Ableitern für prismatische Batteriezellen

Vorhabenbeschreibung:

Motivation Die Elektromobilität ist ein wichtiger Bestandteil der Energiewende. Die Grundvoraussetzung für eine erfolgreiche Elektrifizierung des Antriebsstrangs bei Kraftfahrzeugen ist der Einsatz von leistungsfähigen und effizienten Hochvoltspeichern (HVS). Diese bestehen i.d.R. aus einzelnen Batteriezellen, deren Hauptkomponenten beschichtete Kupferanoden bzw. Aluminiumkathoden sind. Die Elektroden sind dabei aus Stapeln von dünnen Folien (0,01-0,02 mm Dicke) aufgebaut. Die Folienstapel müssen an Ableiter gefügt werden. Dieser Vorgang wird als zellinterne Kontaktierung bezeichnet und wird nach aktuellem Stand der Technik mittels Ultraschall- oder Laserstrahlschweißen durchgeführt. Zielsetzung Das Ziel des Vorhabens ist es, das Rührreibschweißen (FSW) für die zellinterne Kontaktierung zu qualifizieren. Dadurch sollen reproduzierbarere und qualitativ hochwertigere Verbindungen erzeugt werden, als es bisher möglich ist. Zudem sollen die Einschränkungen hinsichtlich der maximalen Trägerfolienanzahl angehoben werden, was sich positiv auf die Leistungsfähigkeit der Batteriezellen auswirkt. Lösungsweg Der Lösungsweg setzt sich zusammen aus drei Phasen. Zunächst müssen die Anforderungen und Randbedingungen, wie bspw. die geforderte elektrische Leitfähigkeit oder die erforderliche Festigkeit der Verbindung ermittelt werden. Hierfür werden im Anschluss mit Hilfe von statistisch geplanten und ausgewerteten Schweißversuchen geeignete Spann- und Werkzeugkonzepte entwickelt und umgesetzt. Die Ergebnisse werden validiert und münden in einer Potenzialanalyse. Nutzen Die Elektromobilität bedeutet eine Gefahr und gleichzeitig eine Chance für den Wirtschaftsstandort Deutschland. Während Geschäftsmodelle, die auf den klassischen Antriebsstrang ausgelegt sind, an Bedeutung verlieren werden, entstehen neue Geschäftsfelder. Diese müssen insbesondere von kleinen und mittelständischen Unternehmen frühzeitig mitgestaltet werden. Dazu leistet das Vorhaben einen wichtigen Beitrag.