Dieser Beitrag zeigt, wie thermische Trennung durch Luft in großem Maßstab erstmals mit vollständiger Barrierefreiheit kombiniert werden – und welche Auswirkungen das auf Effizienz und Qualität hat.
In der modernen Batteriefertigung treffen extreme Anforderungen auf begrenzten Raum: Unterschiedliche Temperaturzonen müssen präzise getrennt werden, ohne den Materialfluss zu behindern. Besonders in Hochregallagern mit automatisierten Prozessen stoßen klassische Lösungen schnell an ihre Grenzen.
Die Formation von Batterien bildet vier Prozessschritte ab, die dazu dienen die Lebensdauer der Batterien zu verlängern und deren Kapazität zu erhöhen.
Charge / Discharge: Die Formierung durch kontrolliertes Laden und Entladen ist ein zentraler Schritt zur Aktivierung und Stabilisierung von Batteriezellen. Dabei bildet sich die schützende SEI-Schicht auf der Anode, während gleichzeitig Kapazität, Innenwiderstand und Verhalten der Zelle geprüft werden.
Aging bei Raumtemperatur; Das Aging von Batteriezellen bei Raumtemperatur ist ein wichtiger Schritt zur Stabilisierung nach der Formierung und der langfristigen Stabilität der Zellen. In dieser Phase festigt sich die SEI-Schicht, während gleichzeitig defekte Zellen durch Spannungsabfälle zuverlässig erkannt werden können. Zudem sorgt die kontrollierte Lagerung für eine höhere Konsistenz innerhalb der Produktionscharge, ohne unerwünschte Nebenreaktionen durch zu hohe Temperaturen zu fördern.
Aging bei Hochtemperatur: Beim Aging von Batteriezellen bei erhöhten Temperaturen werden chemische Prozesse beschleunigt, insbesondere die Ausbildung der SEI-Schicht, die für die langfristige Leistungsfähigkeit entscheidend ist. Gleichzeitig werden unerwünschte Nebenreaktionen vorweggenommen und schwache oder fehlerhafte Zellen frühzeitig erkannt und aussortiert. Insgesamt sorgt dieser Prozess für eine höhere Sicherheit, bessere Zellkonsistenz und eine längere Lebensdauer der Batterien.
Insgesamt stellt die Formation sicher, dass die Batterie leistungsfähig, sicher und für den weiteren Einsatz stabil vorbereitet ist.
Es wird oft unterschätzt, dass zum Trennen der Temperatur für dieses Prozesse heute oft zwei Gebäude erforderlich sind. Die thermische Trennung in Hochregallagern ist ein zentraler Faktor für stabile Produktionsbedingungen in der Batteriefertigung.
In der industriellen Batteriefertigung gehören präzise Temperaturzonen zu den kritischsten Faktoren für Qualität und Ausbeute. Bereits geringe Abweichungen wirken sich direkt auf Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Zellen aus.
Typische Temperaturbereiche sind:
Diese beiden Zonen müssen räumlich getrennt werden.
Klassische Lösungen setzen hier auf vollständig getrennte Lagerbereiche. Das ist technisch einfach möglich, führt jedoch zu zusätzlichem Platzbedarf, komplexerer Logistik und längeren Transportwegen zwischen den Prozessschritten.
Während klassische Anlagen auf getrennte Hochregallager setzen, ermöglicht die Airwall-Technologie die thermische Trennung innerhalb eines zusammenhängenden Systems.
Das bedeutet:
Gerade bei hochdynamischen Prozessen mit häufigem Zugriff auf die Batteriemodule führt dies zu einem deutlich effizienteren Betrieb. Transportzeiten werden reduziert und Prozessschritte können enger miteinander verzahnt werden.
In mehreren großskaligen Batteriefertigungen wurden durch LWT Hochregallager mit folgenden Dimensionen mit Airwalls ausgestattet, um barrierefrei thermisch zu trennen:
Außerdem mussten diese Airwalls bereits während der Montage der Hochregale installiert werden.
Klassische Luftschleier eignen sich für diese Art der thermischen Trennung nur eingeschränkt, da große Bauhöhen und stabile Temperaturgrenzen in Hochregallagern besondere Anforderungen an die Luftführung stellen.
Zum Einsatz kam eine speziell entwickelte Luftbarriere zur thermischen Trennung durch Luftströmungen mit Helix förmig angeordneten Düsensträngen. Jeder Lagergang wird durch zwei Luftstränge begrenzt:
Ein Strang für die kältere Zone, der mit gekühlter Luft blast und ein Strang für die wärmere Zone, der mit erhitzter Luft bläst. Die Düsen sind über die gesamte Höhe des Ganges angeordnet und folgen der natürlichen Temperaturverteilung: Warme Luft steigt auf und das führt dazu, dass die Luft in der Halle oben ca. 3°C wärmer ist.
Ohne gezielte Luftführung würde sich eine großräumige Konvektionsbewegung ausbilden, die zu einer Durchmischung der Temperaturzonen führt. Um diese zu verhindern, wurde am unteren Ende in eine andere Richtung geblasen als oben. Dadurch haben die Düsenstränge eine Helix Form.
Diese Düsen haben eine Gesamtlänge von mehreren hundert Metern (ca. 480 m) und die Luftvolumenströme liegen im Gigabereich pro Jahr. Diese Dimensionen zeigen, warum in diesem Kontext von „Giga Airwalls“ gesprochen wird
Der Begriff beschreibt nicht nur die Größe der Anlage, sondern auch die physikalische Leistung: Es werden enorme Luftmengen präzise geführt, um stabile Temperaturgrenzen über große Höhen und Distanzen hinweg aufrechtzuerhalten.
Ein entscheidender Faktor für die Effizienz der Anlage ist die kontrollierte Rückführung der Luft.
Auf der gegenüberliegenden Seite jedes Ganges befinden sich Rückführkanäle, die die Luft gezielt aufnehmen und wieder in das System einspeisen. Dadurch entsteht ein nahezu geschlossener Luftkreislauf:
Zusätzlich zur aktiven Luftführung werden isolierende Elemente (Insulated Metal Panels) eingesetzt, um die thermische Trennung weiter zu unterstützen.
Die Kombination aus:
ermöglicht eine hohe Trennschärfe bei gleichzeitig maximaler Offenheit des Systems.
Die Auslegung der Giga Airwalls basiert auf umfangreichen Strömungssimulationen. Ergänzend wurde eine Testanlage aufgebaut, um das Verhalten unter realen Bedingungen zu überprüfen.
Die Ergebnisse im Betrieb bestätigten die Simulation:
Das Beispiel zeigt, dass die thermische Trennung in Hochregallagern nicht zwangsläufig bauliche Barrieren erfordert. Durch den Einsatz von Giga Airwalls lassen sich unterschiedliche Temperaturzonen präzise voneinander abgrenzen, ohne den Materialfluss zu unterbrechen.
Gerade in der Batteriefertigung, in der Prozessstabilität und Durchsatz entscheidend sind, entsteht dadurch ein klarer Vorteil gegenüber klassischen Lösungen mit getrennten Lagerbereichen. Transportwege werden reduziert, Prozesse beschleunigt und gleichzeitig stabile Temperaturbedingungen sichergestellt.
Die Kombination aus thermischer Trennung von Luft durch Luft, barrierefreiem Materialfluss und skalierbarer Luftführung macht Airwalls damit zu einem zentralen Baustein für effiziente Hochregallager in der industriellen Batteriefertigung.