Blick in die Spritzlackierkabine der Batteriezellenbeschichtungslinie (Bild: Venjakob)
14.06.2024 Aufwändige Folierung bei der Batteriezellenfertigung ersetzt
Mit einem neuen Verfahren gestalten die Plasmatreat GmbH und die Venjakob Maschinenbau GmbH & Co. KG die Batteriefertigung effizienter und zuverlässiger. Für eine prozesssichere elektrische Isolierung erhalten mit Plasma gereinigte Batteriezellen eine spezielle Beschichtung anstelle einer aufwändigen Folienummantelung.
Das E-Mobility-Segment sucht nach Lösungen, welche die Zuverlässigkeit von Batterien weiter steigern und die Sicherheit erhöhen. Ein Ansatzpunkt der Optimierung ist die elektrische Isolierung. Auf herkömmlichem Weg werden Batteriezellen, insbesondere prismatische Zellen, mit einer Folie ummantelt. Der Prozess ist kosten- und zeitintensiv und birgt Fehlerquellen. Jetzt gestaltet ein neues Verfahren die Batteriefertigung effizienter, schneller und zuverlässiger: Die Batteriezellen werden mit einem speziellen Lack beschichtet, anstatt sie zu folieren. Dafür haben die Unternehmen Plasmatreat und Venjakob ihre Kompetenzen gebündelt.
Die Openair-Plasma-Technologie wird in diesem Fall zur Feinstreinigung der blanken Batteriezelle eingesetzt und ermöglicht einen zuverlässigen, langzeitstabilen Lackauftrag. Das Openair-Plasma wird in einer Plasma Treatment Unit (PTU) unter Atmosphärendruck mithilfe einfacher Druckluft und Strom durch speziell entwickelte Düsen punktgenau auf die Metalloberfläche der Batteriezellen aufgebracht. Der Prozess ist im Vergleich zu herkömmlichen Reinigungsverfahren deutlich umweltschonender, selektiv und inlinefähig. Die Oberflächen der Batteriezellen werden dabei zuverlässig von hauchdünnen Staubschichten sowie von Restspuren aus dem Produktionsprozess, z.B. von Ölen oder Fetten, gereinigt. Dadurch lässt sich der Schutzlack lückenlos auftragen. Eine langzeitbeständige Haftung wird erzielt.
Venjakob hat eine vollautomatische Anlage für ein durchlaufendes berührungsloses Beschichtungsverfahren entwickelt. Hier werden die Batteriezellen in verschiedenen Formaten nach der Feinstreinigung durch Openair-Plasma mit einem 100%igen UV-Lack überzogen. Ein speziell entwickelter Werkzeugträger stellt sicher, dass empfindliche Bereiche und die elektrischen Pole der Batteriezellen dabei sicher vor Overspray geschützt werden. Da der Prozess kein Greifen, Drehen oder weiteres Handling erfordert, wird das Risiko einer Beschädigung der Batteriezellen minimiert. Der berührungslose Prozess erlaubt zudem eine erhöhte Produktionsgeschwindigkeit. Durch die sofortige Härtung des UV-Lacks können die Zellen direkt weiterverarbeitet werden. Das beschleunigt den gesamten Herstellungsprozess der Batterien.
Verschiedene Analysen bestätigen die hohe Wirksamkeit der isolierenden Beschichtung, die in Zugschertests Haftfestigkeitswerte von über 15 MPa erreicht. Die gemeinsamen Kunden profitieren auch von der räumlichen Nähe beider Unternehmen, die es möglich gemacht hat, die Feinstreinigung und Beschichtung in einem seriennahen Prozess in Steinhagen und Rheda-Wiedenbrück darzustellen und zu evaluieren.
Battery Show – Plasmatreat: Halle 8, Stand C10
