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NEWBIE: Das Projekt
Je bequemer, nutzerfreundlicher und routinierter der Gebrauch von Akkumulatoren wird, desto weniger Zweifel haben die Verbraucher an batterieelektrischen Fahrzeugen, z. B. Angst vor zu geringer Reichweite.
Nach Einschätzung der Mercedes-Benz AG würden Ladezeiten kleiner als 15 Minuten für 10-80% SOC die Akzeptanz der Technik deutlich erhöhen. Damit wird der Ladevorgang problemlos auch unterwegs machbar. Heim-Ladestation sind dann nicht mehr zwingend notwendig.
Zudem können die Batterien kleiner ausgelegt werden, da sie nicht mehr für den Großteil der Strecke ausreichen müssen, sondern auf dem Weg schnell nachgeladen werden können.
Ziele
Auf Zellebene
- Strukturierte Elektroden ermöglichen einen schnellen Ionentransport und damit eine schnellere Ladefähigkeit (von 10 bis 80% laden in < 15min) und zugleich eine hohe Energiedichte von > 600 Wh/L.
- Eine Referenzelektrode pro Zell ermöglicht eine 20% höhere Schnellladegeschwindigkeit der Batterie.
Auf Modulebene
- Immersionskühlung ermöglicht eine effizientere Kühlung mit bis zu 40% verringerter Maximaltemperatur im Batteriemodul, und damit die schnellere Ladefähigkeit.
- Ein faserverstärktes Kunststoffgehäuse mit 5-20% Gewichtseinsparung und 45-80% CO2-Einsparung (bezogen auf das Material). Die Recyclingfähigkeit wird von Beginn an berücksichtigt.
Auf Produktionsebene
- Ein Kombination von Extrusion, Lasertrocknung und Induktionstrocknung ermöglicht eine Energie- und CO2-Einsparung von > 30% während der Batterieproduktion, und macht die Herstellung umweltfreundlicher.
Zeitleiste
Veröffentlichungen im Rahmen des Projekts
Wissenschaftliche Artikel
2025
Recent advancements of VCSEL array modules for battery drying applications
Autoren: Daniela Ingenhorst, Rolf Apetz, Marcus Banham, Ralf Conrads, Carsten Deppe, Dennis Groben, Stephan Gronenborn, Xi Gu, Markus Herper, Benedict Ingendoh, Achim Kampker, Roman Körner, Johanna Sophie Kolb, Michael Miller, Holger Mönch, Jens Pollmann-Retsch, Wolfgang Schwarz, and Sebastian Wolf ,
Publikation: “Proc. SPIE 13345, High-Power Diode Laser Technology XXIII, 133450T https://doi.org/10.1117/12.3041785”
Development of an Induction Supported Roll to Roll Process for the Accelerated Drying of Water-Based Anodes and N-Methyl-2-Pyrrolidone-Based Cathodes for Lithium-Ion Batteries
Autoren: Max-Wolfram von Horstig, Robin Moschner, Oliver Landrath, Peter Michalowski, Arno Kwade
Publikation: “Energy Technology (2025) 2402182 https://doi.org/10.1002/ente.202402182“
Framework for Environmental and Economic Assessment of Process – Innovations in Battery Cell Production: A Case Study on Induction Drying
Autoren: Chao Zhang, Gabriela Ventura Silva, Max von Horstig, Nicolas von Drachenfels, Jan Felix Niemeyer, Marius Hermsen, Christoph Herrmann
Publikation: „Procedia CIRP CMS 2025, akzeptiert und online verfügbar vrsl. 10/2025
Induction vs. Laser Heating: A comparative Study on Innovative Electrode Drying Technologies on Pilot-Scale
Autoren: Max-Wolfram von Horstig, Chao Zhang, Garbiela Ventura Silva, Christoph Herrmann, Arno Kwade
Publikation: vrsl. 07/2025 Power Sources, akzeptiert.
2024
Utilizing electronic resistance measurement for tailoring LIB cathode formulations
Autoren: Christoph Seidl, Sören Thieme, Martin Frey, Kristian Nikolowski, Alexander Michaelis
Publikation:“Batteries. 2024; 10 (7):227. https://doi.org/10.3390/batteries10070227“
Induction heating for accelerated drying of aqueous and solvent based electrode wet films
Autoren: Max von Horstig, Arno Kwade
Publikation: “International Battery Production Conference 2024, Braunschweig, 28.11.2024”
Solvent-Reduced Continuous Processing of Lithium-Ion Battery Cathodes
Autoren: Niklas Penningh, Robin Moschner, Arno Kwade
Publikation: “Poster, Advanced Battery Power Conference, Münster, 10.-11.04.2024”
Immersion Cooling – An Experimental Study on the Influence of the Cooling Concept on the Battery Behavior
Autoren: T. Nyhues, T. Kalmbach, J. Kansy, A. Loges, T. Wetzel, A. Wiebelt
Publikation: “Poster, Fachtagung Kraftwerk Batterie/ Advanced Battery Power Conference, 10. – 11.04.2024, Münster”
Comparison of Electronic Resistance Measurement Methods and Influencing Parameters for LMFP and High-Nickel NCM Cathodes (März 2024)
Autoren: Christoph Seidl, Sören Thieme, Martin Frey, Kristian Nikolowski, Alexander Michaelis
Publikation: “Batteries 10 (2024) 105; https://doi.org/10.3390/batteries10030105“
Inductive heat input for accelerated and energy efficient drying of battery electrodes on a pilot plant
Autoren: Max von Horstig, Arno Kwade
Publikation: “Plenar-Vortrag, DECHEMA Fachgruppentreffen Trocknungstechnik, Magdeburg, 12.03.2024”
Novel high-power laser modules for drying applications based on VCSEL arrays |
Autoren: R. Koerner, R. Apetz, R. Conrads, C. Deppe, S. Gronenborn, J. S. Kolb, H. Moench, S. Weidenfeld, M. Herper and D. Groben,
Publikation: “SPIE proceeding, High-Power Diode Laser Technology XXII, vol. 12867, p. 1286711, 2024; https://doi.org/10.1117/12.3003017”
Deep reinforcement learning-based dynamic scheduling for resilient and sustainable manufacturing: A systematic review
Autoren: Chao Zhang, Max Juraschek, Christoph Herrmann
Publikation: “Journal of Manufacturing Systems 77 (2024), 962-989. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2024.10.026”
VCSEL Laser Drying in Battery Production – A solution for cost-effective electrode manufacturing
Autoren: A. Kampker, H. Heimes, B. Dorn, S. Wolf, B. Ingendoh, G. Ambrosy, R. Apetz, R. Verstraeten and C. Deutskens,
Publikation: „White paper PEM, RWTH Aachen, TRUMPF, pp. 1-19, 2024″
Advanced VCSELs and new applications in heating and drying
Autor: Holger Moench
Publication: “AKL’24 International Laser Technology Congress, www.lasercongress.org“
2023
Development of a virtual quality gate concept based on high-potential tests for lithium-ion battery cell manufacturing
Autoren: Chao Zhang, Gabriela Ventura Silva, Tim Abraham, Christoph Herrmann
Publikation: “Procedia CIRP CMS (2023) 1119–1124. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2023.09.135”
An Experimental Method to Determine the Measurement Error of Reference Electrodes within Lithium-Ion Batteries (Juli 2023)
Autoren: Daniel Rutz, Felix Brauchle, Philipp Stehle, Dr. Ingolf Bauer, Prof. Dr. Timo Jacob
Publikation: “ChemElectroChem 17 (2023) e202300216, doi.org/10.1002/celc.202300216”
Application Fields of Extrusion Coating for Battery Manufacturing: A Mini Review (Februar 2023)
Autoren: Niklas Penningh, Laura Helmers, Eike Wiegmann, Arno Kwade
Publikation:“Research & Reviews: Journal of Material Sciences: RRJ Mater Sci. 2023;11:004, DOI: 10.4172/2321-6212.11.1.004”
Designing a reference electrode – An approach to fabricate laser perforated reference electrodes for lithium-ion batteries
Autoren: Daniel Rutz, Ingolf Bauer, Felix Brauchle, Timo Jacob
Publikation: Electrochimica Acta 441 (2023), 141768 https://doi.org/10.1016/j.electacta.2022.141768
2022
Energy efficient anode drying utilzing induction heating of copper current collector foil
Autoren: Max von Horstig, Thomas Loellhoeffel, Arno Kwade
Publikation: “International Battery Production Conference 2022, Braunschweig, 07-09.11.2022
A Perspective on Innovative Drying Methods for Energy-Efficient Solvent-Based Production of Lithium-Ion Battery Electrodes (Oktober 2022)
Autoren: Max-Wolfram von Horstig, Alexander Schoo, Thomas Loellhoeffel, Julian K. Mayer, Arno Kwade
Publikation: “Energy Technology 12 (2022) 2200689, doi.org/10.1002/ente.202200689”
Electro-Thermal-Fluidic Battery Module Simulation for Accurate Cooling Performance Assessment
Autoren: T. Nyhues, T. Kalmbach, J. Kansy, A. Loges, T. Wetzel, A. Wiebelt
Publikation: Poster, Advanced Automotive Battery Conference Europe (AABC Europe), 13.-15.06.2022, Mainz
2021
Immersion Cooled Battery Systems for High Power Charging and Long Battery Lifetime
Autoren: A. Loges, T. Kalmbach, E. Reimer, J. Treier, A. Wiebelt
Publikation: “Vortrag, 13. Internationale Konferenz für Elektromobilität E-MOTIVE by FVA, 21.09.2021, Online-Event“
Konsortium
Mercedes-Benz AG wird die neue Batterietechnologie in Elektrofahrzeugen implementieren und daher die Anforderungen an die Materialauswahl, die Elektrodenmikrostrukturierung, die Bereitstellung von Zelldaten, die zellspezifische Eingabe und das Verhalten unter Stressbedingungen festlegen.
Trumpf wird den Einsatz von Hochleistungslasern auf der Basis von VCSEL für die schnelle und energieeffiziente Trocknung von Batterieelektroden untersuchen. Hierfür wird ein spezielles Lasersystem entwickelt, welches die eine sehr großflächige und homogene Bestrahlung der Elektroden im Trocknungsprozess ermöglicht und sich in Trocknungsanlagen integrieren lässt.
MAHLE International GmbH (Mahle) entwirft und baut Prototypen von Batteriemodulen, die für die Serienproduktion geeignet sind (Design-to-Manufacturing Aspekte). Durch die frühzeitige Entwicklung der ersten NEWBIE Prototypen der Module (parallel zur Zellentwicklung) kann das Design optimiert werden.
Die Technische Universität Braunschweig, Battery LabFactory Braunschweig (BLB) wird Extrusionsbeschichtung mittels Heißschlitzdüse testen, und die Elektrodentrocknung in bestehende kontinuierliche Beschichtungsanlagen integrieren.
Kontakt
Projektleiter des Verbundes:
Dr. Ümit Tastan, Mercedes Benz AG