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Monday, September 19, 2022, TZ 4 und TZ 5 2:00 PM Fügetechnik für die Elektromobilität II |
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Rührreibschweißen von Trägerfolien und Ableitern für prismatische Batteriezellen |
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Martina Elisabeth Sigl* / Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften, Deutschland Zens Amanda / Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften, Deutschland Michael Zäh/ Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften, Deutschland |
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Die hohen Qualitätsanforderungen an die zellinterne Kontaktstelle von Lithium-Ionen-Akkumulatoren stellen eine Herausforderung in der industriellen Batterieproduktion dar, welche mit etablierten Schweißverfahren wie dem Laserstrahl- und dem Ultraschallschweißen derzeit nicht bewältigt werden kann. Im erfolgreich abgeschlossenen Forschungsprojekt "FSWBatt" wurde deshalb ein neues Fügeverfahren, das Mikro-Rührreibschweißen (µ-FSW), für dessen Einsatz in der zellinternen Kontaktierung untersucht. Die Herausforderungen beim µ-FSW der feinen Batteriefolien bestanden zum einen in der Abstützung der hohen Prozessmomente und -kräfte und zum anderen in der Erzeugung der erforderlichen Fügewärme durch die kleine Reibungsfläche. Dabei wurden neue Ansätze in der Mikro-Werkzeugstrukturierung mit innovativen Spannkonzepten kombiniert, um gute mechanische sowie elektrische Verbindungseigenschaften erzeugen zu können. Im Projektverlauf konnte gezeigt werden, dass durch das µ-FSW Folienpakete mit bis zu 80 Folien geschweißt werden können, was eine Verdoppelung der derzeit schweißbaren Folienzahlen bedeutet und eine Leistungssteigerung der Batteriezellen zur Folge hat. Gleichzeitig konnten die Prozesszeiten durch Punktschweißungen auf 0,25 s reduziert werden. Zusammen mit der hohen Reproduzierbarkeit der exzellenten mechanischen und elektrischen Eigenschaften sind damit die Voraussetzungen für die Industrialisierung eines vielversprechenden Verfahrens für die zellinterne Kontaktierung geschaffen. |