Spannbare, wassergekühlte Werkstückträger für den Formierungsprozess prismatischer Zellen

In der Fertigung prismatischer Lithium-Ionen-Zellen ist der Formierungsprozess ein kritischer Qualitätstreiber: Bei der elektrochemischen Erstladung (Formierung) und der anschließenden Lagerung (Aging) wird die Zellchemie stabilisiert, der SEI-Film gebildet und die spätere Zellleistung definiert. Gleichzeitig entstehen hohe thermische und mechanische Belastungen für die Zelle.
Um Zellverformungen, Überhitzung oder Leistungsverlust zu vermeiden, ist eine kontrollierte, spannungsfreie Fixierung mit aktivem Thermomanagement entscheidend.

Mit dem ZELL Battery Werkstückträgersystem steht Zellherstellern eine spannbare, wassergekühlte Plattform zur Verfügung, die für sämtliche prozessrelevanten Schritte rund um die Formierung entwickelt wurde – und dabei gleichzeitig Zellqualität, Prozesskontrolle und Automatisierbarkeit deutlich verbessert.

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⚙️ Prozessschritte – wo ZELL Battery zum Einsatz kommt

ZELL Battery Trägersysteme finden Anwendung in folgenden Fertigungsschritten:

1. Elektrolytfüllung (Filling)
   – Stabile Aufnahme verhindert Kippen und Leckagen; optionale Tropfwannenintegration
2. Druckapplikation (Pre-Press)
   – Planparalleles Vorspannen gegen Quellen durch elektrochemische Reaktion
3. Formierung (Charge/Discharge)
   – Thermisch stabiler Halt bei Wärmeentwicklung; aktive Wasserkühlung oder Thermoölanbindung
4. Aging (Reifephase)
   – Lagerung über Stunden bis Tage im gleichen Tray – temperaturkonstant und formstabil
5. Endprüfung (OCV, IR, Sortierung)
   – Kontaktierung & Messung direkt im Träger möglich
6. Reinigung, Pufferung & Übergabe an Modulmontage
   – Träger bleibt bis zum nächsten Prozessschritt im System – kein Umpacken nötig

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🧩 Technisches Konzept von ZELL Battery

Der Träger kombiniert mechanisch spannbare Fixierungen mit aktiver Temperierung und prozessgerechtem Design:

• 🔧 Spannelemente mit definierter Andruckkraft verhindert Zellaufblähung beim Laden
• 💧 Integrierte Wasserkühlkanäle oder Thermoöl-Führungen – homogene Wärmeabfuhr bei erhöhter Formierungstemperatur
• 🔒 Zellaufnahme für prismatische Formate 80–300 mm Höhe, konfigurierbar für mehrere Zellen pro Tray
• 🧱 Robuste Bauweise aus Edelstahl & isolierenden Komponenten (elektrisch nicht leitend)
• 🧠 Industrie-4.0-fähig: Optionale DMC, RFID, oder QR-Tracking zur Chargenrückverfolgung & Prozessdokumentation
• 🤖 Automatisierbar: Kompatibel mit Robotik, AGV, Liftsystemen und Palettierlösungen

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✅ Technische und wirtschaftliche Vorteile im Überblick

Für Zellqualität und Prozesskontrolle:

• ✅ Gleichmäßiger Druck = weniger Quellung, höhere Planparallelität
• ✅ Reduzierte Zelltemperaturdrift während Formierung (ΔT < ±1,5 °C)
• ✅ Minimierung von Zelldefekten (Verformung, SEI-Inhomogenität, Gasbildung)
• ✅ Reproduzierbare Spannkraft = stabilere Zellcharakteristik

Für Automatisierung und Effizienz:

• ✅ Kein Umchargieren zwischen Prozessen nötig
• ✅ Prozesszeitersparnis durch durchgängigen Materialfluss
• ✅ Weniger Ausschuss und Nacharbeit durch kontrolliertes Handling
• ✅ Hohe Standzeit: >1.000 Einsätze pro Träger bei industriellem Einsatz

Für Integration und Rückverfolgbarkeit:

• ✅ Lückenlose Chargenzuordnung per Seriengravur oder DMC
• ✅ Kompatibel mit MES/ERP-Systemen
• ✅ Einfache Integration in bestehende Formier- und Testsysteme

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🏭 ZELL Battery in der Praxis

ZELL Battery Trägersysteme sind heute weltweit im Einsatz – von Pilotlinien über Zellcharakterisierung bis zur Serienproduktion. Beispiele:

• 🌍 Automotive Zellfertigung: für z. B. NMC-Zellen
• 🧪 Pilotanlagen in Europa & Asien für Festkörper- und Bipolarzellprojekte
• 📦 Inline-Prozesse mit AGV-Logistik: Elektrolytfüllung → Formierung → Aging → Endprüfung → Verpackung – alles im selben Träger

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💡 Fazit: ZELL Battery – stabile Zelle, stabiler Prozess

Der Formierungsprozess entscheidet über die Qualität jeder einzelnen prismatischen Batteriezelle. Mit dem ZELL Battery Werkstückträgersystem erhalten Zellhersteller eine modulare, thermisch und mechanisch stabile Lösung, die Fehlerquellen reduziert, Automatisierung ermöglicht und die Zellleistung langfristig verbessert.

Ein Träger – viele Prozessschritte – maximaler Zellwert.