Untersuchung der prozessbestimmenden Größen für die anforderungsgerechte Gestaltung von Pouchzellen-Verpackungen

Eine große Herausforderung in der Produktion von Lithium-Ionen Pouchzellen ist die Umsetzung besonderer geometrischer Formate. Hohe Elektrodenstapel führen zu prozessseitigen Herausforderungen bei der Herstellung der sicherheitsrelevanten Komponente „Verpackung“: Wie umfangreiche experimentelle Untersuchungen anhand eines festgelegten Prozesssystems in dieser Arbeit zeigen, stößt die verwendete Aluminiumverbundfolie beim Tiefziehen aufgrund der dünnen Materialstärke an ihre Grenzen. Diese Arbeit führt deshalb mit der Pouch-Faltschachtel ein alternatives Verpackungskonzept ein, das Elektrodenstapel, deren Verpackung nicht mehr mit dem Tiefziehen hergestellt werden können, aufnehmen kann. Zudem können auch nicht-rechteckige Elektrodenstapelgrundflächen umgesetzt werden. Die Pouch-Faltschachtel wird hinsichtlich ihrer Funktionalität untersucht und bestätigt. Beide Verpackungsdesigns, die tiefgezogene Verpackung und die Pouch-Faltschachtel, werden abschließend gegenübergestellt und bewertet. Dies erfolgt unter Anderem durch die manuelle Fertigung realer, großformatiger Pouchzellen und deren elektrischen Charakterisierung. Durch die gewonnenen Erkenntnisse werden die geometrischen Einschränkungen von Pouchzellen reduziert. Dadurch wird ihr Einsatzgebiet auf Bauräume in Elektrofahrzeugen, die geometrisch nicht auf ein Standard-Zellformat abgestimmt sind, erweitert.