Individuelle Trockenraumsysteme
für die Batterieproduktion

Effizienz durch kombinierte Entfeuchtungsmaßnahmen

Die Herstellung von Lithium-Ionen-Akkus bedarf eines extrem trockenen Raumklimas. So sind gegebenenfalls Taupunkte bis zu -70 °C nötig. Dadurch ist ein passendes Trockenraumsystem oftmals nicht mit Standard-Lösungen realisierbar, sodass bei der Planung genau auf die jeweiligen Anforderungen der Räume zu schauen ist.

Das extrem trockene Raumklima bei der Fertigung von Lithium-Ionen-Akkus ist erforderlich, da Lithium sehr stark auf Luftfeuchtigkeit reagiert. Selbst bei geringer Feuchte oxidiert es, und das minimiert die Kapazität und Leistungsfähigkeit der Batterie deutlich. Deshalb findet die Produktion der Batteriezellen in der Regel in Einzelräumen mit verschiedenen Trockenraumbedingungen statt, in denen die Luftfeuchtigkeit auf ein Minimum reduziert ist. Jeder Raum benötigt dabei individuelle Taupunkte und Reinheitsgrade. Zudem sind die Räume unterschiedlichen Einflüssen ausgesetzt, bspw. durch anwesende Mitarbeiter oder eingesetzte Geräte. Die Erzeugung der notwendigen, extrem trockenen Prozessatmosphäre mit Taupunkten bis zu -70 °Celsius kann bis zu 40 % der für die Batterieproduktion erforderlichen Energie benötigen.

Individuelle Komplettlösungen

Die Planung eines Trockenraumsystems ist eine hochkomplexe Aufgabe. Schon kleinste Veränderungen der Luftfeuchte – bspw. wenn die Mitarbeiter im Raum sprechen oder schwitzen – beeinträchtigen die Qualität der Batteriezellen.

Die Erfahrung zeigt, dass Standardprodukte zur Raumtrocknung den komplexen Anforderungen in der Batterieproduktion meist nicht gerecht werden. Daher ist eine individuell auf den jeweiligen Prozess und die einzelne Trockenkammer ausgerichtete Planung nötig. Denn nur so lassen sich effektive und energiesparende Trocknungsvorgänge sicherstellen.

Die Ermittlung der Anforderungen an den jeweiligen Trockenraum und die Anlagenbilanzierung gehören zur Kernkompetenz von Weiss Technik. Der Anlagenbauer realisiert Trockenraumsysteme, die alle Faktoren berücksichtigen und eine hohe Energieeffizienz aufweisen. Dabei profitiert das Unternehmen von einer jahrzehntelangen Erfahrung in der Erzeugung von genau definierten klimatischen Bedingungen. Trockenraumsysteme des Anbieters entfeuchten die Raumluft auf einen Restwassergehalt bis zu 0,0016 Gramm pro Kilogramm Luft. Das entspricht einem Taupunkt von -70 °Celsius. Der Anlagenbauer konstruiert die Systeme individuell für die Prozesse des Kunden und integriert sie schlüsselfertig in die Gebäudestruktur.

Kombinierte Entfeuchtungsmaßnahmen

Um die erforderliche trockene Prozessatmosphäre zu gewährleisten, sind die ­Trockenräume vom umgebenden Produktionsgebäude luftdicht abgetrennt. In ihrem Inneren herrscht ein leichter Überdruck, der die Kammer vor dem Eindringen feuchter Außenluft schützt.

Die Trocknung selbst erfolgt durch zwei Entfeuchtungsverfahren: der Kondensationsentfeuchtung als Vorstufe
und der ­Adsorptionsentfeuchtung. Die Kondensation entspricht der konventionellen ­Entfeuchtung durch Kühlung. Die Trockenraumanlagen des Unternehmens kühlen
die Frischluft im Produktionsbereich zunächst herunter, dabei kondensiert ein großer Teil der Feuchtigkeit. In der zweiten Stufe wird der Luft die Restfeuchtigkeit nach dem Prinzip der Adsorptionsentfeuchtung entzogen. Mit ihr lässt sich ein kontinuierlicher Entfeuchtungsprozess mit Taupunkttemperaturen bis zu -70 °Celsius realisieren.

Speziell beschichtete Trocknungsräder entziehen der Raumluft die Feuchtigkeit bis zum angestrebten Wert. Die zu trocknende Luft strömt durch eine Schicht aus Faservlies, das eine Struktur aus gebundenem Silicagel und Metallsilikat aufweist, und wird auf die erforderliche Taupunkttemperatur entfeuchtet. Ein Adsorptionsrad nimmt die entzogene Feuchtigkeit auf. Im Gegenstrom wird die im Silicagel absorbierte Feuchte mittels heißer Regenerationsluft ausgetrieben. Die Luft im Produktionsbereich wird dabei kontinuierlich entfeuchtet, indem sie in einem Umluftprinzip über den Entfeuchtungsrotor geleitet wird.

Systemintegration schlüsselfertiger Gesamtlösungen

Das Unternehmen ist nach eigenen Angaben spezialisiert darauf, Klimakammern in bestehende und in neue Gebäudestrukturen zu integrieren, und kann Trockenraumprojekte von A bis Z aus einer Hand realisieren. Der Anlagenbauer legt dabei den Fokus auf die eingesetzten Geräte, die richtige Versorgung der Kammern und die Einbindung in das Anlagen- und Sicherheitskonzept des Kunden.

Bei Neubauprojekten zur Batteriezellen­fertigung liefert Weiss Technik die Luftentfeuchtungstechnik ebenso wie die Architektur des Trockenraums. Das außergewöhnlich breite Leistungsspektrum des Anbieters umfasst Komplettlösungen für die Trocken­raumtechnik sowie Lüftungs-, Luftreinigungs- und Luftentfeuchtungstechniken in Bezug auf spezielle Klimaanforderungen. Das Unternehmen übernimmt den gesamten Anlagenbau – von der Planung über die Umsetzung bis zur Inbetriebnahme. Bereits in der Vorprojektierungsphase unterstützen die Ingenieure den Kunden mit einer kompetenten Beratung und einer hohen Dialogbereitschaft.

Nach der Inbetriebnahme bietet der Anlagenbauer seinen Kunden zudem einen umfassenden Service an. Die Service-­Hotline ist bspw. rund um die Uhr erreichbar. Das Zentrallager liefert über Nacht und in ­dringenden Fällen sind gut ausgebildete und erfahrene Servicetechniker innerhalb von 24 Stunden vor Ort. Ersatzteile für ­verbaute Anlagen sind langfristig lieferbar. Der Leistungskatalog reicht darüber hinaus von regelmäßigen Wartungen und Kalibrierungen über Dichtigkeits- und Sicherheits­prüfungen bis zum RetroFit der Anlage.

Batteriefertigung in der ­Automobilindustrie

Für einen Automobilhersteller realisiert Weiss Technik eine umfassende Trockenraum-Komplettlösung inkl. Systemintegration in einem neuen Pilotwerk zur Herstellung von Lithium-Ionen-Akkus. Die Fertigstellung des Trockenraumsystems erfolgt bis Ende 2022. Vorangegangen war eine erfolgreiche Zusammenarbeit bei der Lieferung eines Trockenraums für eine ­Forschungsanlage im Jahr 2019.
Auf rund 3.000 m2 errichtet der Anlagenbauer zehn Einzelräume mit teils unterschiedlichen Trockenraumbedingungen. Die Klimatisierung der Räume erfolgt getrennt und autark, um eine möglichst energieeffiziente und wirtschaftliche Produktion zu erzielen.
Das Unternehmen projektiert und liefert die Trockenraum- und Klimatechnik mit ­Adsorptionstrockner, Klimatisierung sowie den Zellen- und Stahlbau inkl. Wand und ­Decke sowie Schleusen, Kanal- und Rohrleitungen. Die Anlage ist auf maximale Energieeffizienz ausgelegt, was die Well-to-Wheel-Bilanz des Produktionsprozesses spürbar verbessert. Nach Fertigstellung wird der Anlagenabauer das System im Rahmen regelmäßiger Wartungen und Servicear­beiten betreuen.

Gesamtsystem für Batterieforschung

Ein weiteres individuell konfiguriertes Trockenraumsystem für die Entwicklung und Produktion von Lithium-Ionen-Batterien baut Weiss Technik zurzeit in Norwegen. Auftraggeber ist eine große skandinavische Forschungsorganisation.
In einem neu errichteten Kompetenzzentrum will sie Lithium-Ionen-Akkus für zukünftige Elektroantriebe erforschen und entwickeln. Der Anbieter konstruiert und liefert den Zellenbau sowie die bedarfsgerechte Luftentfeuchtungstechnik des rund 155 m2 großen Trockenraums. Die Zielvorgabe des Kunden ist eine konstante Taupunkttemperatur im Raum von -42,5 °Celsius bei maximaler ­Energieeffizienz.

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