Die Grafik zeigt die hierarchische Integration von Batteriekomponenten in ein Elektrofahrzeug. Ausgehend von der einzelnen Zelle – wahlweise in zylindrischer, prismatischer oder Pouch-Bauform – werden mehrere Zellen zu einem Modul zusammengefasst und mehrere Module zu einem Pack. Dieser Batteriepack wird schließlich in das Fahrgestell eines Elektrofahrzeugs integriert, wo er über eine Ladebuchse mit der Ladeinfrastruktur und über den Motor mit dem Antriebssystem verbunden ist. Die Grafik veranschaulicht damit den Weg von der Einzelzelle bis zur fertigen Batterieintegration im Fahrzeug.
Die Grafik zeigt den Wertschöpfungskreislauf von Batterien als Kreisdiagramm. Dargestellt sind die sechs Stationen des Kreislaufs: Rohmaterial, Produktion, Integration, Betrieb, Demontage, Nachnutzung und Recycling. Pfeile verbinden die einzelnen Stationen und verdeutlichen den zirkulären Charakter des Prozesses.
Die Grafik zeigt den Prozess des Batterierecyclings als Ablaufdiagramm. Der Prozess beginnt mit dem Sammeln der Altbatterien, gefolgt von Testen & Sortieren. An diesem Punkt zweigt sich die pyrometallurgische Verarbeitung ab. Der Hauptprozess läuft unterdessen weiter über Entladen und Demontieren bis hin zum Zerkleinern und der mechanischen Aufbereitung. Daraufhin folgt die hydrometallurgische Verarbeitung. Beide Verarbeitungswege - die pyrometallurgische und die hydrometallurgische Verarbeitung - münden abschließend in der Materialrückführung.
Die Grafik zeigt, wie die drei verschiedenen Zellbauformen zu einem Batteriemodul zusammengesetzt werden. Dargestellt sind jeweils isometrische Explosionszeichnungen eines Moduls auf Basis des zylindrischen, des prismatischen und des Pouch-Zelldesigns. Bei allen Varianten ist zu sehen, wie die einzelnen Zellen gebündelt und von einer oberen Abdeckplatte zusammengehalten werden. Die verdeutlicht den Schritt von der Einzelzelle zum Modul als nächsthöhere Einheit in der Batteriestruktur.
Die Grafik zeigt die Pouch-Bauform einer Batteriezelle, bei der die Elektrodenschichten geschichtet und in eine flexible Folienhülle verpackt werden. Im Schnittbild sind die drei inneren Schichten beschriftet: die positive Elektrode (Aluminiumstromableiter, z.B. mit LiMeO2), der poröse Separator und die negative Elektrode (Kupferstromableiter, z.B. mit Graphit).
Die Grafik zeigt die prismatische Bauform einer Batteriezelle, bei der die Elektrodenschichten flach gewickelt und in ein eckiges Gehäuse eingebracht werden. Im Schnittbild sind die drei inneren Schichten beschriftet: die positive Elektrode (Aluminiumstromableiter, z.B. mit LiMeO2), der poröse Separator und die negative Elektrode (Kupferstromableiter, z.B. mit Graphit).
Die Grafik gibt einen Überblick über die drei gängigen Bauformen von Batteriezellen. Dargestellt werden die zylindrische (gerollt), die prismatische (flach gewickelt) und die Pouch-Zelle (gestapelt). Für jede Bauform ist eine schematische Abbildung zu sehen, ergänzt durch eine Legende zu den inneren Schichten: positive Elektrode, poröser Separator und negative Elektrode.
Die Grafik zeigt den schematischen Aufbau einer Lithium-Ionen-Zelle sowie die Bewegung der Elektronen beim Ladevorgang. Im Zentrum der Darstellung sind die beiden Elektroden abgebildet: die positive Elektrode (z.B. LiMeO2) mit Aluminiumstromableiter und die negative Elektrode (z.B. Graphit) mit Kupferstromableiter. Zwischen den Elektroden befindet sich ein poröser Separator, der von einem flüssigen Elektrolyten umgeben ist. Pfeile zeigen, wie sich Elektronen und Lithium-Ionen beim Laden durch die Zelle bewegen. Eine Legende am unteren Bildrand erklärt die verwendeten Symbole.
Die Tab-Welding/Packaging-Machine verschweißt im ersten Schritt per Ultraschall alle Ableiterfähnchen eines Zellstapels zusammen. Anschließend werden Zwei Zellstapel übereinander gelegt und per Laserschweißen mit den Tabs des Zellgehäuses verbunden. Der doppelte Zellstapel mit Ableitertabs wird dann in das Zellgehäuse eingebracht und das Gehäuse per Laserschweißen verschlossen.
Die Notching/Cutting Machine schneidet aus dem Elektrodencoil zunächst die einzelnen Ableiterfähnchen an den Elektroden frei (Notching). Anschließend wird das Bahnmaterial zu einzelnen Elektroden abgelängt (Cutting).
3D-Modell eines Batterie-Packs für eine prismatische Zelle. Das Batteriepack besteht aus mehreren Modulen, die wiederum aus einzelnen Zellen zusammengesetzt sind. Die Anzahl der Zellen bestimmen die Kapazität und die elektrische Verschaltung der Zellen innerhalb eines Moduls sowie die Verbindung der Module untereinander bestimmen die Gesamtspannung des Packs. Ein Batteriemanagementsystem (BMS) überwacht und steuert das gesamte System, um eine sichere und effiziente Nutzung der gespeicherten Energie zu gewährleisten. Außerdem werden die Zellen durch ein Temperiersystem in einem definierten Temperaturfenster gehalten, um Überhitzungen oder Unterkühlungen zu vermeiden.
Der Coater trägt eine gleichmäßige dünne Schicht aus Aktivmaterial auf eine Trägerfolie (Kupfer für Anoden, Aluminium für Kathoden) auf. Das Aktivmaterial wird der Maschine als pastöse Flüssigkeit, auch Slurry genannt, zugeführt. Nach dem Auftrag wird die feuchte Schicht in einem langen Ofen getrocknet und anschließend zu großen Coils aufgewickelt.
Der Kalander (engl. Calender) wird genutzt, um die beschichteten Elektrodenfolien nach dem Trocknen weiter zu verdichten. Dafür werden große beheizte Stahlwalzen verwendet, zwischen denen das Rollenmaterial gepresst wird. Das Walzen und Verdichten des Aktivmaterials auf den Elektrodenfolien ist notwendig, um eine hohe Energiedichte zu erhalten. Außerdem verbessert es die mechanische Stabilität der Beschichtung.
3D-Modell eines Batch Mixers.
Der Batch Mixer wird für die Herstellung des Elektrodenslurrys genutzt, dass im darauffolgenden Prozess zur Elektrodenbeschichtung verwendet wird. Das Elektrodenslurry ist eine homogene Mischung (Suspension und/oder Lösung) aus den Aktivmaterialien der Elektroden, dem Binder und Lösemitteln, sowie weiteren Zusätzen (z.B. Carbon Black für bessere elektrische Leitfähigkeit).
