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Europas Batterieindustrie vollzieht aktuell den Übergang von der Startup-Phase zur großskaligen Massenproduktion. Dabei stehen Hersteller vor erheblichen Herausforderungen – vor allem, um die Produktqualität zu gewährleisten und Ausschussraten zu reduzieren. Besonders die frühen Produktionsschritte wie Mischen, Beschichten, Trocknen und Kalandrieren sind anfällig für Qualitätsabweichungen. Um dies zu meistern, ist ein tiefgehendes Verständnis der Prozessdynamik sowie des Einflusses von Maschinen auf die Elektrodenqualität nötig.

Dies spiegelt sich auch in den Ergebnissen der Studie des Capgemini Research Institut “The Future of Batteries“ wider, in dem Skalierungsineffizienzen als bedeutende Herausforderung für Automobilhersteller und Unternehmen im Energie- und Versorgungssektor hervorgehoben wurden. Mit 68 % der Automobilorganisationen, die Schwierigkeiten bei der Einhaltung von Standards im großen Maßstab melden, sind hohe Ausschussraten und Qualitätsprobleme kritische Faktoren, die Fortschritte in der Batterieindustrie behindern. Genau hier setzt unsere neue Studie an.

Sie stellt einen innovativen Ansatz zur Unterstützung von Zellherstellern vor: den Einsatz von Prozesssimulation zur Gewinnung tiefgehender Erkenntnisse über Produktionsprozesse. Durch die Integration von Prozesssimulation in die Batteriezellproduktion können Hersteller ihre Prozesse besser verstehen, was zu einer verbesserten Qualitätskontrolle, reduzierten Abfallmengen und einer insgesamt gesteigerten Leistung führt.

“Die Produktqualität und damit die Rentabilität der Batteriezellproduktion wird durch das Maß an Verständnis für den eigenen Produktionsprozess bestimmt. Der Akteur mit den genauesten physikbasierten Simulationsmodellen seiner Produktionsprozesse wird voraussichtlich den Markt anführen.”

Michael Müller, Leiter Climate Tech & Sustainability, Capgemini Engineering Deutschland

Die Publikation ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen Capgemini, dem Lehrstuhl für Produktionstechnik von E-Mobilitätskomponenten (PEM) der RWTH Aachen und der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB im Rahmen des „Technologieclusters Batteriezelle“. Ziel dieses Clusters ist es, Innovationen zu fördern, indem Forschungseinrichtungen und Industrieakteure zusammengebracht werden, um neue Methoden und Werkzeuge zu entwickeln, die die Entwicklung von Batteriezellen von der Konzeption bis zur Skalierung der Produktion beschleunigen.

Erfahren Sie, warum Prozesssimulation ein strategisches Werkzeug zur Optimierung der Batteriezellproduktion ist. Durch ein tieferes Verständnis der Produktionsprozesse und die Möglichkeit präziser Anpassungen bietet sie bedeutende wirtschaftliche und technologische Vorteile. Hersteller, die diesen Ansatz verfolgen, können langfristig ihre Ausschussraten um bis zu 3 % senken – was bei einer Zellproduktion von 50 GWh Einsparungen von bis zu 138 Mio. € pro Jahr bedeutet.

Gewinnen Sie Einblicke von führenden Experten, wie die Batteriezellproduktion optimiert werden kann.

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Über die Autoren

Lehrstuhl für Produktionstechnik von E-Mobilitätskomponenten (PEM) der RWTH Aachen

Der Lehrstuhl für Produktionstechnik von Elektromobilitätskomponenten (PEM) der RWTH Aachen wurde 2014 von Professor Achim Kampker gegründet und ist seit vielen Jahren auf dem Gebiet der Produktionstechnik von Lithium-Ionen-Batterien tätig. PEM deckt alle Aspekte der Entwicklung, Produktion und des Recyclings von Batteriezellen und -systemen ab. Durch zahlreiche Industrieprojekte mit Unternehmen aller Wertschöpfungsstufen und zentrale Positionen in renommierten Forschungsprojekten verfügt PEM über umfangreiche Expertise.

Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB

Die Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB ist eine Einrichtung der Fraunhofer-Gesellschaft am Standort Münster. Ihr Konzept sieht eine Kombination aus Labor- und Produktionsforschung für verschiedene Batteriezellformate vor – Rundzelle, prismatische Zelle und Pouch-Zelle. Die Mitarbeiter der Fraunhofer FFB erforschen je nach Bedarf einzelne Prozessschritte oder die gesamte Produktionskette. Gemeinsam mit den Projektpartnern – dem Münster Electrochemical Energy Technology (MEET) der Universität Münster, dem Lehrstuhl PEM der RWTH Aachen und dem Forschungszentrum Jülich – schafft die Fraunhofer-Gesellschaft in Münster eine Infrastruktur, die es kleinen, mittelständischen und großen Unternehmen sowie Forschungseinrichtungen ermöglicht, die seriennahe Produktion neuer Batterien zu testen, umzusetzen und zu optimieren. Im Rahmen des Projekts „FoFeBat“ fördern das Bundesministerium für Bildung und Forschung und das Land Nordrhein-Westfalen den Aufbau der Fraunhofer FFB mit insgesamt rund 820 Millionen Euro. Der Bund stellt bis zu 500 Millionen Euro für Forschungseinrichtungen und Projekte an der Fraunhofer FFB bereit, während das Land Nordrhein-Westfalen rund 320 Millionen Euro in Grundstücke und Neubauten investiert.

Capgemini

Capgemini ist ein globaler Business- und Technologie-Transformationspartner für Organisationen. Das Unternehmen unterstützt diese bei ihrer dualen Transformation für eine stärker digitale und nachhaltige Welt – stets auf greifbare Fortschritte für die Gesellschaft bedacht. Capgemini ist eine verantwortungsbewusste, diverse Unternehmensgruppe mit einer über 55-jährigen Geschichte und 340.000 Mitarbeitenden in mehr als 50 Ländern. Kunden vertrauen auf Capgemini, um das Potenzial von Technologie für die ganze Breite ihrer Geschäftsanforderungen zu erschließen. Capgemini entwickelt mit seiner starken Strategie, Design- und Engineering-Expertise umfassende Services und End-to-End-Lösungen. Dabei nutzt das Unternehmen seine führende Kompetenz in den Bereichen KI, generative KI, Cloud und Daten sowie profunde Branchenexpertise und sein Partner-Ökosystem. Die Gruppe erzielte 2024 einen Umsatz von 22,1 Milliarden Euro.

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