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„Wir müssen uns von Asien abheben und das geht nur durch einen hohen Automatisierungsgrad, Safety und Nachhaltigkeit“, Battery-News.de im Gespräch über Batterieproduktionseffizienz mit Klaus Hamacher

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Veröffentlicht am: 16.10.2020

Battery-News.de traf Klaus Hamacher, Head of Industry Solutions der BST eltromat International GmbH, im Gespräch über die Effizienz- und Qualitätssteigerung von bahnlaufenden Batteriezellherstellungsprozessen, technische Möglichkeiten, Tesla und die künftigen Herausforderungen des Batteriemarktes Deutschland.
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Maximilian Geilen: Herr Hamacher, können Sie uns erzählen, wie Sie in Ihrem persönlichen beruflichen Weg zur Lithium-Ionen-Batterie gefunden haben und was Sie heute an der Batterietechnologie fasziniert?

Klaus Hamacher: Als Dipl.-Ing. der Elektrotechnik, mit Schwerpunkt Regelungstechnik und Automatisierung, bin ich seit über 32 Jahren im Bereich der qualitätssichernden Systeme für bahnförmige Produktionsprozess für die BST Group aktiv, vor allem im Themenfeld der Druckindustrie. Seit mehr als 3 Jahren verantworte ich nun die globale Geschäftsentwicklung unseres Bereiches New Energy. Die BST Group bietet eine breite Produktpalette im Themengebiet der Qualitätssicherung für bahnlaufende Systeme an.
Mein Antrieb als Ingenieur ist es zum einen Technologien durch einen, ich nenne dies gerne „Cross-Industry-Technology-Transfer“, Wissensaustausch zu verbessern, aber auch meinen möglichen Beitrag zu einer guten Zukunft für unsere Folgegeneration zu liefern. Der heute bekannte Verbrennungsmotor geht seinem Ende entgegen, also sollten wir mit Hochdruck die Zukunftstechnologien und hier ist die Lithium-Batterie aktuelle die beste Technik voranbringen.
Mit der Lithium-Ionen-Batterie hatte ich persönlich im Jahr 2016 das erste Mal Berührungspunkte. Ein Thema, das damals in Deutschland politisch immer interessanter wurde. Als ich in dieser Zeit beim Besuch asiatischer Batteriezellhersteller die bahnlaufenden Produktionsanlagen sah, erkannte ich schnell, dass hier noch ein enormes Potential für Close-Loop qualitätssichernde Produktionsprozesse vorhanden war. Die zum Teil sehr rudimentären Prüfmethoden, z.B. zur Prüfung eines beidseitig aufgebrachten Coatings, bei dem ganze Produktionsbahnen zur Überprüfung angehalten wurden, erstaunten mich sehr und ließen mich eine Optimierung des Prozesses hinterfragen. Als ich damals wieder zuhause in Deutschland war gingen wir unverzüglich dazu über, in Zusammenarbeiten mit dem PEM der RWTH Aachen, einen Businessplan zu entwickeln, um die Batterieproduktion zu verbessern. Ergebnis dessen war, dass wir die schon langjährig in der Druckindustrie bekannten optisch und automatisierten Prüftechnik für bahnlaufende Prozesse der Batterieproduktionstechnik nutzbar machten. Wir entwickelten erste Ideen zu schlüsselfertigen Produktlösungen.

Maximilian Geilen: Sie sind Experte für die Qualitätssicherung von Bahnsystemen, mit der ebenso die Effektivität von Prozessen und die Leistungsfähigkeit von Produkten gesteigert werden kann. Welche Bereiche der Batterieproduktion sind es, die hier bei Ihrem Themenbereich im Fokus stehen?

Klaus Hamacher: Ich sehe hier in erster Linie qualitätssichernde Lösungen im Close-Loop Verfahren, automatisierte Einrichtung und Workflow Lösungen, die im Produktionsprozess der Lithium-Ionen-Batterie für die Bereiche Coating, Slitting, Separating, Lamination/Winding Bedeutung haben. Einfach gesprochen sind alle bahnverarbeitenden Prozessschritte der Zellproduktion für uns im Fokus.
Es geht hier vor allem darum den Prozess so zu regeln, dass Abweichungen im Bahnlauf durch optische Systeme erkannt und automatisiert korrigiert werden (Close-Loop). Zum Beispiel beim schon erwähnten Coating. Hier starten wir bei der Einrichtung des Coaters. Wenn der Coater 60 m pro Minute fährt, dann wird für die Trocknung von Oberseite und Unterseite eine Trocknungsstrecke von ca. 120 m benötigt. Wenn ich nun schauen möchte ob die Beschichtung auf beiden Seiten der Elektrode korrekt aufgetragen wurde, muss ich die gesamte Trocknungsstrecke, von 120 m, abwarten, die Bahn anhalten und mit einer Nadel die Bahn durchstechen. Erst dann sehe ich welche Abweichung sich bei der Beschichtung von Oberseite und Unterseite ergeben hat. Ist so langfristig eine Hochgeschwindigkeitsproduktion denkbar? Ganz bestimmt nicht! Wenn wir hier nun jedoch eine optische Überwachung nutzen, welche die Bahn automatisiert im laufenden Prozess ausrichtet, so ist dies eine enorme Effizienzsteigerung des Produktionsprozesses. Hinzu kommt, dass sich die Bahn viel schneller einfahren kann und in Hinblick auf die wertvollen Rohstoffe der Batterieproduktion erheblich weniger Abfall anfällt. Close-Loop Qualitätssicherung und Automatisierung, sind also die ersten wesentlichen Schritte zur Produktionseffizienzsteigerung von bahnlaufenden Systemen in der Batterieproduktion. Betrachtet man hier dann auch noch den gesamten Workflow, der sich ebenso über eine gezielte Datenspeicherung verfolgen lässt, Stichwort Industrie 4.0, so können punktgenau die beschichteten Stellen die n.i.O. waren aus dem fertigen Elektrodenbahnen entfernt werden. Das fehlerhafte Material muss hier nicht mehr die Assemblierung durchlaufen, bevor der Fehler erkannt wird.

Maximilian Geilen: Elon Musk, Tesla CEO, hatte auf seinen Battery-Day dieses Jahr unter anderem angekündigt, dass Produktionsabläufe noch wesentlich schneller und effizienter werden müssen. Wo sehen Sie aus ihrer täglichen Erfahrung die größten Schwierigkeiten in bahngeführten Produktionsprozessen?

Klaus Hamacher: Musk verfolgt im Grunde die Idee, die wir seit einigen Jahren schon verfolgen. Insbesondere in Bezug auf die Prozessoptimierung sieht man hier große Überscheidung nach dem Battery-Day, wo er selbst die Druckindustrie erwähnte. Was ich jedoch beim Battery-Day vermisst habe war das Thema qualitätssichernde Systeme, die proaktiv eine Handlungsempfehlung an den Anlagenbetreiber über die Auswertung eines Algorithmus spiegeln.
Ein mechanisches Lager oder eine Nozzel-Unit zeigen immer Fehlerzeichen vor jedem Defekt, die vom System ausgewertet werden können und den Betreiber spiegeln „Achtung hier läuft es nicht rund“, sodass, bevor ein größeres Problem entsteht, ein kleiner Fehler wesentlich unkomplizierter behoben werden kann.

Maximilian Geilen: In Bezug auf effektive Batteriezellproduktion. Welchem Batteriezellhersteller würden Sie aus Ihrer Erfahrung aktuell das höchst Fertigungs-Know-how attestieren?

Klaus Hamacher: Man würde aktuell denken, so denke ich oft selbst, dass CATL, LG Chem, Panasonic und Weitere die besten sind und in jedem Prozessschritt überlegene Technik nutzen. Nach Vorortbesuchen muss ich sagen, bei manchen namenhaften Herstellern war ich in Bezug auf die Qualitätssicherung etwas enttäuscht, weil deutlich mehr ginge. Überrascht war ich hingegen bei Guoxuan High-tech. Hier waren nicht nur hoch moderne Maschinen in Betrieb, sondern auch die Prozessüberwachung sehr hochwertig. Ich würde natürlich trotzdem sagen, dass LG Chem und CATL aktuell die besten Batteriezellhersteller sind, was am Ende an einer ganzen Reihe von Faktoren liegt, jedoch das Potential haben noch effizienter und produktiver zu sein.

Maximilian Geilen: Halten Sie es für möglich, dass deutsche Unternehmen wie Varta und Akasol den internationalen Vorsprung, der vor allem asiatischen Batterieexperten, durch technologische Optimierung im Fertigungsprozess der Batterie einholen können?

Klaus Hamacher: Ich halte es für möglich das die westliche Welt, neben Deutschland vor allem Frankreich und die USA erfolgreich in der Batterieproduktion sind. Die Frage ist hier ob es das Ziel ist China und Südkorea zu kopieren oder ob wir andere Wege beschreiten wollen und so am Ende ein besseres Produkt erhalten. In meinen Augen müssen wir uns von Asien abheben und das geht nur durch einen hohen Automatisierungsgrad, Safety und Nachhaltigkeit, Punkte bei denen wir unsere europäischen Tugenden in den Fokus rücken.

Maximilian Geilen: Nach dem sehr angenehmen Gespräch von heute, vielleicht noch eine letzte allgemeine Frage. Wie sehen Sie persönlich die Zukunft der Energiespeicherung in Deutschland und vielleicht auch in der Welt?

Klaus Hamacher: Für mich ist es unumstritten, dass wir eine Alternative zu den fossilen Brennstoffen brauchen und zurzeit gibt es, wie erwähnt, keine bessere Alternative zur Energiespeicherung und Bereitstellung als hochentwickelte Batterietechnik. Und es stellt sich nicht die Frage ob das Elektroauto kommt, sondern eher wie wir in Deutschland damit umgehen. Das ganze Thema Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe bietet für Deutschland noch weiteres Potential und damit eine große Chance noch mehr an Wertschöpfung zu generieren, wobei wir uns hier sicherlich eher noch im Anfangsstadium befinden.
Das Thema COVID-19 war in meinen Augen wie ein Brennglas der Zeitenwende, bei dem viele Abhängigkeiten Europas von Asien aufgedeckt wurden. Wir müssen in Zukunft schauen wie wir die Kompetenzen – da wo es sinnvoll ist – im Lande halten und jetzt die Chance nutzen die Wertschöpfungsketten nach Europa zu verlagern. Also zur Frage: „Hat die Energiespeicherung eine Zukunft in Deutschland“, ein definitives „Ja“! Wir müssen aber deutlich agiler in der Umsetzung werden und unsere ingenieurwissenschaftlichen Tugenden mit einem Mindset des sich mehr Trauens kombinieren. Dafür sollten wir vor allem die frischen und hoch agilen Arbeitsmethoden der jungen Generation fördern.
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Unser Interviewpartner auf LinkedIn: Klaus Hamacher

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