„Das Risiko einer Rückrufaktion lässt sich deutlich verringern“

Autor: Die Redaktion

Veröffentlicht am 10.12.2021

Seit gut zwei Jahren überbieten sich zahlreiche europäische Batteriehersteller mit ihren Ankündigungen zur Errichtung eines neuen Produktionsstandorts. Europa entwickelt sich nach China zum weltweit zweitgrößten Standort für die Fertigung von Akkus für Elektrofahrzeuge. „Darin steckt viel Potenzial für europäische Anlagenbauer und Zulieferer“, sagt Jonas Dobner, „Application & Business Development Manager“ beim Maschinenbauer „Pfeiffer Vacuum“ mit Sitz im hessischen Aßlar. Im Interview spricht Dobner über die Bedeutung des luftleeren Raums für unterschiedliche Bereiche der Batterieproduktion.

Battery-News.de: Seit wann ist „Pfeiffer Vacuum“ bereits in der Batterieproduktion unterwegs – und wie haben Sie die Marktentwicklung seitdem und in der jüngeren Vergangenheit wahrgenommen?

„Europa wird nach China zum weltweit zweitgrößten Standort für die Herstellung von Batterien. Darin steckt viel Potenzial für europäische Anlagenbauer und Zulieferer.“

Jonas Dobner: Pfeiffer Vacuum ist schon seit geraumer Zeit im Batteriemarkt aktiv, speziell in Asien hatten unsere Niederlassungen unabhängig voneinander den Markt entdeckt. Seit rund zwei Jahren jagt in Europa eine Ankündigung zur Errichtung eines neuen Batterieproduktionsstandorts die nächste. Europa wird damit nach China zum weltweit zweitgrößten Standort für die Herstellung von Batterien. Darin steckt viel Potenzial für europäische Anlagenbauer und Zulieferer. Die Zellhersteller aus Asien übertragen allerdings häufig sowohl den Prozess als auch das Anlagen-Design eins zu eins von bestehenden Fabriken. Wer somit als Anlagenbauer oder Zulieferer in Asien gesetzt war, ist es auch heute oftmals in Europa, da die Entscheidungsträger weiterhin in Asien sitzen. An dieser Stelle darf man allerdings nicht vergessen, dass in Europa andere Regularien und eventuelle Ansprüche an die Anlagensicherheit gelten als im asiatischen Markt – was einen nicht zu vernachlässigenden Vorteil für europäische Anlagenbauer und Zulieferer darstellen könnte. Außerdem ist für den künftigen Erfolg der Batterieproduktion in Europa von entscheidender Bedeutung, dass man schnell auf die bestehende Lieferkette zurückgreifen kann. Reicht sie bis nach Asien, kann es mitunter zu Verzögerungen kommen, falls Anlagen ausfallen sollten.

„Mit einer gewissenhaften und zuverlässigen Dichtigkeitsprüfung lässt sich das Risiko einer kostspieligen Rückrufaktion deutlich verringern.“

Battery-News.de: In Produktionsbereichen wie der Vakuumtrocknung ist der Einsatz des nahezu luftleeren Raums noch relativ einfach verständlich. Ihre Technik findet sich aber auch in der Formation, im Leckage-Test und im EoL-Test wieder. Wie unterstützen Sie dort die Produktionsabläufe?
Dobner: In der Formation können unsere Quadrupol-Massenspektrometer dabei helfen, die Zusammensetzung der entstehenden Gase zu analysieren. Darüber lassen sich Rückschlüsse auf die chemischen Prozesse, aber auch auf die Güte der Zelle ziehen. Im Leckage-Test und in der EoL-Prüfung helfen unsere Technologien dabei, schadhafte Bauteile zu identifizieren, die ansonsten die Lebensdauer der Batteriezellen und -module drastisch reduzieren können. Mit einer gewissenhaften und zuverlässigen Dichtigkeitsprüfung lässt sich das Risiko einer kostspieligen Rückrufaktion deutlich verringern.

Übersicht: Vakuum-Prozesse in der Batteriezellfertigung

Battery-News.de: Welche Qualitäten des Vakuums sind dabei von Bedeutung?
Dobner: Das ist abhängig von dem Prozess oder dem Produkt, der oder das analysiert werden soll. Häufig ist es nicht möglich, den Druck so weit zu senken, dass Quadrupol-Massenspektrometer oder Spürgasdetektoren direkt genutzt werden können. Speziell ausgelegte Blendensysteme ermöglichen aber die schrittweise Reduktion des Vakuumlevels und somit den Betrieb der Analysegeräte.

Battery-News.de: In der Formierung existieren Stoffe wie toxische beziehungsweise explosive Gase, die für die Produktionsmitarbeiter und Anlagen potenziell gefährlich sind. Wie gehen Sie mit diesen Gefahrmedien um?
Dobner: Beim Einsatz von explosiven Gasen bieten wir ATEX-zertifizierte Pumpen an, die meistens mit einer Magnetkupplung ausgestattet werden und somit – aufgrund der sehr geringen Leckrate – auch als hermetisch dicht zu betrachten sind. Außerdem werden Betriebsmittel und Dichtungen den zu fördernden Gasen angepasst, um eine Korrosionsbeständigkeit und damit Betriebssicherheit über einen langen Zeitraum hinweg gewährleisten zu können.

„Bei der Vakuumtrocknung werden Elektroden bis zu 30 Stunden lang im luftleeren Raum getrocknet. Alleine dieser Prozessschritt macht rund 45 Prozent des Energiebedarfs zur Herstellung eines Batteriepacks aus.“

Battery-News.de: Die Erzeugung eines Vakuums benötigt Energie. Verfügen Sie über technische Ansätze, mit denen Sie Energie – vielleicht sogar mit Fokus auf die Batterieproduktion – einsparen können?
Dobner: Bei der Vakuumtrocknung werden Elektroden etwa zwölf bis 30 Stunden lang im luftleeren Raum getrocknet. Alleine dieser Prozessschritt macht rund 45 Prozent des Energiebedarfs zur Herstellung eines Batteriepacks aus. Gerade hier gilt es, schon bei den Vakuumpumpen Energie einzusparen. Bei Pfeiffer Vacuum setzen wir alles daran, sowohl hardware- als auch softwareseitig das bestmögliche Energiesparpotenzial auszuschöpfen. Mit unserer neuen Wälzkolbenpumpenreihe, die unter anderem im Bereich der Vakuumtrocknung eingesetzt wird, ist uns das gelungen. Die neuartigen integrierten und verschleißfreien Motoren der Energieeffizienzklasse IE4 und optimierte Rotorgeometrien ermöglichen geringe Energieverbräuche. Durch den zusätzlichen Einsatz eines Frequenzumrichters kann außerdem immer auf den optimalen Betriebspunkt der Anlage eingeregelt werden.

„Mit einem effizienten Recycling-Konzept für die Kreislaufwirtschaft lässt sich der Großteil des Materialbedarfs decken.“

Battery-News.de: Sie optimieren mit Ihren Systemen auch Recycling-Prozesse. Wie unterstützen Sie diese mit Ihrer Technik – beziehungsweise: Welche Rolle spielt Ihre Technik dabei?
Dobner: Um einen nachhaltigen Wechsel zur E-Mobilität zu ermöglichen und die künftigen Marktanforderungen zu bedienen, müssen Ressourcen wie Lithium, Nickel und Kobalt durch Recycling zurückgewonnen werden. Mit einem effizienten Recycling-Konzept für die Kreislaufwirtschaft lässt sich der Großteil des Materialbedarfs decken. Die Entwicklung dieses Recycling-Prozesses ist sehr dynamisch. Es zeichnet sich außerdem ab, dass die Vakuumtechnik eine zentrale Bedeutung für den Aufbereitungsprozess erlangt: Die Rückgewinnung und Aufbereitung der Elektrolyte kann unter anderem in Vakuumprozessen erfolgen. Für die Zerlegung der Batteriezellen in deren einzelne Komponenten existieren unterschiedliche Ansätze. Wir sehen einen großen Vorteil darin, dieses Verfahren unter Vakuum durchzuführen. Das vereinfacht die Abtrennung der Elektrolyte und scheint auch energetisch der günstigere Prozess zu sein.

„Die Sicherheit der Akkus wird speziell in Europa ein wichtiges Kriterium für den Erfolg deutscher Autobauer und deren Zulieferer von Batteriezellen, -modulen und -packs sein.“

Battery-News.de: Wo liegen in der Zukunft die wichtigsten Batterieproduktionsmärkte, und welche Perspektiven sehen Sie für „Pfeiffer Vacuum“ im Batteriebereich?
Dobner: Regional gesehen, liegen die größten Märkte derzeit in China und künftig auch in Europa. Im Bereich der Dichtigkeitsprüfung sehen wir große Potenziale, die geforderten Qualitätsstandards zu gewährleisten und auch die Sicherheit der Batterien für ihren gesamten Lebenszyklus zu garantieren. Das wird speziell in Europa ein wichtiges Kriterium für den Erfolg deutscher Autobauer und deren Zulieferer von Batteriezellen, -modulen und -packs sein. Wir finden es zudem äußerst wichtig, im Bereich der Forschung und Entwicklung im engen Austausch mit den an neuen Batterietechnologien forschenden Instituten zu stehen. Aufkommende Technologien wie die „All-Solid-State“-Batterie bringen veränderte Produktionsschritte mit sich und stellen somit auch neue Anforderungen an das dafür benötigte Anlagen-Design. Als Zulieferer mit einem breitgefächerten Portfolio von Vakuumpumpen und Detektortechnologien sehen wir eine große Chance, flexibel auf die sich verändernden Anforderungen zu reagieren.