Die Fertigung von Lithium-Ionen-Akkus erfordert ein extrem trockenes Raumklima. Denn Lithium reagiert sehr stark auf Luftfeuchtigkeit. Selbst bei geringer Feuchte oxidiert es, was die Kapazität und Leistungsfähigkeit der Batterie deutlich mindert. Deshalb findet die Produktion der Batteriezellen in Trockenräumen statt, in denen die Luftfeuchtigkeit auf ein Minimum reduziert ist und deren Taupunkte bis zu - 70 °C betragen.
Individuelle Komplettlösungen
Die Planung eines Trockenraumsystems ist eine hochkomplexe Aufgabe. Denn schon kleinste Veränderungen der Luftfeuchte – beispielsweise, wenn die Mitarbeiter im Raum sprechen oder schwitzen - beeinträchtigen die Qualität der Batteriezellen. Es müssen daher genau definierten klimatischen Bedingungen hergestellt werden.
Trockenraumsysteme von Weiss Technik entfeuchten die Raumluft auf einen Restwassergehalt bis zu 0,0016 g pro kg Luft. Das entspricht einem Taupunkt von - 70 °C. Die Systeme werden individuell den jeweiligen Prozessen angepasst. Der Fokus liegt dabei auf einer energieeffizienten Raumtrocknung.
Kombinierte Entfeuchtungsmaßnahmen
Um die erforderliche trockene Prozessatmosphäre zu gewährleisten, sind die Trockenräume vom umgebenden Produktionsgebäude luftdicht abgetrennt. In ihrem Inneren herrscht ein leichter Überdruck, der die Kammer vor dem Eindringen feuchter Außenluft schützt.
Die Trocknung selbst erfolgt durch zwei Entfeuchtungsverfahren: der Kondensationsentfeuchtung als Vorstufe und der Adsorptionsentfeuchtung. Die Kondensation entspricht der konventionellen Entfeuchtung durch Kühlung. Die Trockenraumanlagen von Weiss Technik kühlen die Frischluft im Produktionsbereich zunächst herunter, wobei ein großer Teil der Feuchtigkeit kondensiert. In der zweiten Stufe entziehen speziell beschichtete Trocknungsräder die Restfeuchtigkeit nach dem Prinzip der Adsorptionsentfeuchtung. Die Luft im Produktionsbereich wird dabei kontinuierlich entfeuchtet indem sie, in einem Umluftprinzip, über den Entfeuchtungsrotor geleitet wird.
Hoher Wirkungsgrad durch Adsorptionsentfeuchtung
Die Adsorptionsentfeuchtung gehört zu den effizientesten Systemen. Mit ihr lässt sich ein kontinuierlicher Entfeuchtungsprozess mit Taupunkttemperaturen bis zu - 70 °C realisieren. Speziell beschichtete Trocknungsräder entziehen der Raumluft die Feuchtigkeit bis zum angestrebten Wert. Die zu trocknende Luft strömt durch eine Schicht aus Faservlies, welches eine Struktur aus gebundenem Silicagel und Metallsilikat aufweist, und wird auf die erforderliche Taupunkttemperatur entfeuchtet. Ein Adsorptionsrad nimmt die entzogene Feuchtigkeit auf. Im Gegenstrom wird die im Silicagel absorbierte Feuchte mittels heißer Regenerationsluft ausgetrieben.
Anlagenbilanzierung für jeden Trockenraum
Die Fertigung von Lithium-Ionen-Batterien erfolgt in der Regel in Einzelräumen mit unterschiedlichen Trockenraumbedingungen. Die Räume benötigen individuelle Taupunkte und Reinheitsgrade. Zudem sind sie unterschiedlichen Einflüssen ausgesetzt, wie beispielsweise anwesende Mitarbeiter oder eingesetzte Geräte. Die Erzeugung der notwendigen, extrem trockenen Prozessatmosphäre kann zudem bis zu 40 Prozent der für die Batterieproduktion erforderlichen Energie benötigen.
Die Ermittlung der Anforderungen an den jeweiligen Trockenraum und die Anlagenbilanzierung gehören zur Kernkompetenz des Anlagenbauers. Er realisiert Trockenraumsysteme, die alle Faktoren berücksichtigen und eine hohe Energieeffizienz erreichen.
Anwendungsspezifisch konfigurierte Trockenraumsysteme
Bei der Raumtrocknung werden Standardprodukte den komplexen Anforderungen meist nicht gerecht. Daher plant und baut Weiss Technik seine Trockenraumsysteme individuell für den jeweiligen Prozess sowie die einzelne Trockenkammer. Solche Luftentfeuchtungsanlagen sorgen für effektive und energiesparende Trocknungsvorgänge.
Systemintegration schlüsselfertiger Gesamtlösungen
Weiss Technik ist zudem darauf spezialisiert, Klimakammern in bestehende und in neue Gebäudestrukturen zu integrieren. Dabei liegt der Fokus auf den eingesetzten Geräten, der richtigen Versorgung der Kammern und der Einbindung in das Anlagen- und Sicherheitskonzept des Anwenders.
Bei Neubauprojekten zur Batteriezellenfertigung wird daher die Luftentfeuchtungstechnik ebenso wie die Architektur des Trockenraums bereitgestellt. Das Leistungsspektrum umfasst Komplettlösungen für die Trockenraumtechnik sowie Lüftungs-, Luftreinigungs- und Luftentfeuchtungstechniken, jeweils den speziellen Klimaanforderungen angepasst. Neuanlagen lassen sich so zu optimalen Kosten realisieren.
Weiss Technik übernimmt den gesamten Anlagenbau – von der Planung über die Umsetzung bis zur Inbetriebnahme. Bereits in der Vorprojektierungsphase wird der Anwender mit Beratungsleistungen unterstützt.
Umfassendes Betreuungspaket
Nach der Inbetriebnahme steht Weiss Technik den Anwendern mit einem flächendeckenden, reaktionsschnellen Servicenetz zur Seite. Die Service-Help-Line ist dabei rund um die Uhr erreichbar. Das Zentrallager liefert über Nacht und in dringenden Fällen sind erfahrene Servicetechniker innerhalb von 24 h vor Ort. Ersatzteile für verbaute Anlagen sind langfristig lieferbar.
Der Leistungskatalog reicht von regelmäßigen Wartungen und Kalibrierungen über Dichtigkeits- und Sicherheitsprüfungen bis zum RetroFit der Anlage. Für die Wartung der Trockenraumanlage gibt es gestaffelte Möglichkeiten mit Basis-, Premium- und Vollwartung.
Weiss Technik / Higgen
Systeme für Batteriefertigung und -forschung
Bild: Weiss Technik
Für einen Automobilhersteller realisiert Weiss Technik eine umfassende Trockenraum-Komplettlösung inklusive Systemintegration. Eingesetzt wird die Trocknungstechnik in einem neuen Pilotwerk zur Herstellung von Lithium-Ionen-Akkus.
Auf rund 3000 m2 errichtet Weiss Technik zehn Einzelräume mit teils unterschiedlichen Trockenraumbedingungen. Die Klimatisierung der Räume erfolgt getrennt und autark, um eine möglichst energieeffiziente und wirtschaftliche Produktion zu erzielen.
Die Trockenraum- und Klimatechnik umfasst Adsorptionstrockner, Klimatisierung sowie den Zellen- und Stahlbau inklusive Wand und Decke sowie Schleusen, Kanal- und Rohrleitungen. Die Anlage ist auf eine hohe Energieeffizienz ausgelegt. Nach Fertigstellung wird das System im Rahmen regelmäßiger Wartungen und Servicearbeiten weiter betreut.
Ein weiteres individuell konfiguriertes Trockenraumsystem für die Entwicklung und Produktion von Lithium-Ionen-Batterien wurde in Norwegen installiert. Auftraggeber ist eine skandinavische Forschungsorganisation.
In einem neu errichteten Kompetenzzentrum will sie Lithium-Ionen-Akkus für zukünftige Elektroantriebe erforschen und entwickeln. Weiss Technik erstellte den Zellenbau sowie die bedarfsgerechte Luftentfeuchtungstechnik des rund 155 m2 großen Trockenraums. Die Zielvorgabe ist eine konstante Taupunkttemperatur im Raum von - 42,5 °C bei maximaler Energieeffizienz.
