KEM Konstruktion 04.2023
MAGAZIN » Branchen-News Forschende des KIT optimieren Lithium-Ionen-Batterien Rätsel um Passivierungsschicht gelöst Forschende des KIT haben die Bildung der Feststoff-Elektrolyt-Grenzphase mit Hilfe von Simulationen charakterisiert. Lithium-Ionen-Batterien funktionieren nur mit einer Passivierungsschicht, die sich beim ersten Ladevorgang an den Elektroden bildet. Wie Forschende am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) nun anhand von Simulationen festgestellt haben, entsteht diese Feststoff-Elektrolyt-Grenzphase nicht direkt an der Elektrode, sondern wächst aus dem Lösungs- Bild: Collage Christine Heinrich mittel. Die Erkenntnisse der Forschenden ermöglichen, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von zukünftigen Batterien zu optimieren. Fast überall, wo mobile Stromversorgung gefragt ist, werden Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt. Mit entscheidend für den zuverlässigen Betrieb dieser und anderer Flüssigelektrolyt-Batterien ist die Fest- stoff-Elektrolyt-Grenzphase (solid electrolyte interphase – SEI). Diese Passivierungsschicht bildet sich beim ersten Anlegen einer Spannung. Der Elektrolyt wird in der unmittelbaren Nähe der Oberfläche zersetzt. Bisher war unklar, wie die Bestandteile des Elektrolyten eine bis zu 100 nm dicke und stabile Schicht an der Oberfläche der Elektroden bilden können, wenn die Zersetzungsreaktion nur innerhalb weniger Nanometer von der Oberfläche möglich ist. Die Passivierungsschicht an der Anodenoberfläche bestimmt die elektrochemische Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer einer Lithium-Ionen-Batterie wesentlich mit, weil sie in jedem Lade- und Entladezyklus stark beansprucht wird. Bricht die SEI dabei auf, wird der Elektrolyt weiter zersetzt und die Kapazität der Batterie nimmt stetig ab – ein Prozess, der die Lebensdauer der Batterie bestimmt. Mit dem entsprechenden Wissen über Wachstum und Zusammensetzung der SEI lassen sich Batterieeigenschaften gezielt anpassen. (eve) www.kit.edu AIM3D ........................................................ 98 Audi ............................................................. 14 Aveva ............................................................ 8 Baumüller ................................................. 46 BDI ............................................................... 16 Beckhoff .................................................... 70 Binder ......................................................... 84 Bitcom ....................................................... 32 BMBF .......................................................... 30 BMWK ................................................... 6, 16 Bosch ............................................................ 8 Bosch Climate Solutions .................... 16 Bühler Motor ........................................... 24 Bundesanstalt für Material - forschung und -prüfung (BAM)...... 16 Codesys ..................................................... 14 Core Sensing ........................................... 88 Deutsche Messe ..................................... 16 Doceram .................................................... 98 Emerson .................................................... 20 Euchner ..................................................... 76 Faulhaber .................................................. 62 Fraunhofer IESE ..................................... 30 Fraunhofer IKTS ..................................... 98 Fraunhofer IPT ........................................... 6 Fraunhofer LBF ....................................... 16 Freudenberg Sealing Techn. ......... 8, 96 FSG .............................................................. 86 Ganter ........................................................ 95 GTM ............................................................. 78 Gutekunst Federn .................................. 90 Hannover Messe .................................... 16 Hasco .......................................................... 94 Hecht Kugellager ................................... 95 Hema .......................................................... 88 Hengstler .................................................. 84 Heron CNC-Technik .............................. 58 Hydac ......................................................... 58 IDTA ..................................................... 30, 32 IGTE, Universität Stuttgart ................ 80 igus ......................................................... 6, 28 Indunorm .................................................. 56 Inneo .......................................................... 24 insys icom ................................................ 86 Kaco ............................................................ 94 KBK .............................................................. 61 KEB .............................................................. 13 Keller Druckmesstechnik ..................... 11 Kendrion .................................................... 62 Kipp ............................................................. 94 KIT ................................................................ 12 Kunbus ......................................................... 8 Kyocera ...................................................... 98 Lenze .......................................................... 13 Lütze ........................................................... 80 LWF, Uni Paderborn ............................ 104 Wir berichten über MA micro automation ......................... 70 Mathworks ............................................... 84 maxon .............................................. 98, 100 mbo Oßwald ............................................ 96 Micro-Epsilon ......................................... 83 MLC ............................................................. 98 Moeschter Group .................................. 98 MPA, Universität Stuttgart ............. 102 Murrelektronik ........................................ 72 Neugart ..................................................... 63 Nidec Graessner ..................................... 62 Nokia ............................................................. 8 Nord Drivesystems ........................ 44, 60 NSK ...................................................... 61, 97 Nvidia ......................................................... 26 ODU ............................................................. 85 Packsize ..................................................... 14 Phoenix Contact .................................... 64 Pilz ............................................................... 87 Poppe + Potthoff ................................ 105 Portescap .................................................. 60 Posital ........................................................ 63 PTC ............................................................... 24 R+W Antriebselemente ....................... 50 Reichelt Chemietechnik ................... 105 Ringspann ................................................ 54 Rodriguez ................................................. 96 Rollon ......................................................... 63 Rosen-Gruppe ...................................... 102 Ruland ....................................................... 97 RWTH Aachen ............................................ 6 SAP .............................................................. 24 Schaeffler Ultra Precision Drives .... 48 Schmersal ................................................. 87 Schneider Electric ............................. 8, 92 SEW-Eurodrive ................................ 74, 85 SI .................................................................. 61 Sieb & Meyer ........................................... 60 Siemens ..................................................... 26 Sisgo ........................................................... 84 tech4automation .................................. 48 TOX Pressotechnik .............................. 104 Tsubaki Kabelschlepp ........................... 83 TU Darmstadt .......................................... 88 Umweltbundesamt ............................... 16 VDI Zentrum Ressourceneffizienz .. 16 VDMA ......................................................... 16 Vega ............................................................ 86 Weidmüller ............................................... 13 Wittenstein .............................................. 32 Zeller+Gmelin ......................................... 58 ZVEI ..................................................... 16, 68 ZwickRoell .............................................. 102 12 KEM Konstruktion » 04 | 2023
Fünf Azubis bauen Maschine auf Gleichstrom um Drei Wochen ‚AC/DC‘ Fünf Auszubildende der Unternehmen KEB, Lenze und Weidmüller haben in einem Gemeinschaftsprojekt in drei Wochen eine Maschine auf Gleichstrom umgebaut. Die Idee dafür entstand aus dem Forschungsprojekt DC-Industrie2, in dem 39 Partner aus Industrie und Forschung gemeinsam Grundlagen für eine Gleichstrominfrastruktur in der Industrie für mehr Nachhaltigkeit erarbeitet haben. Ein vielversprechender Weg zu mehr Nachhaltigkeit ist es, Fabriken von Wechselstrom (AC) auf Gleichstrom (DC) umzurüsten. Die fünf Auszubildenden setzten Ende Februar das Konzept DC-Industrie in einem Gemeinschaftsprojekt um. Innerhalb von drei Wochen sollten die Auszubildenden eine Standbohrmaschine auf Gleichstromtechnik umbauen und so erste Erfahrungen mit dem Zukunftsthema DC- Industrie erlangen. Nun präsentierten sie ihre Ergebnisse. „Es ist motivierend, an dem zukunftsorientierten Projekt DC-Infrastruktur in der Weidmüller Akademie in Detmold teilnehmen zu dürfen und zu sehen, wie begeistert die Azubis das Projekt Standbohrmaschine mit allen Höhen und Tiefen umgesetzt haben“, freut sich der Projektkoordinator Thomas Möllerfriedrich von Weidmüller. Die Auszubildenden betraten mit dem Projekt Neuland. An das neue Thema DC-Netze mussten sie zuerst herangeführt werden. Sie planten das Projekt eigenständig und wendeten die agile Projektmanagementmethode Scrum an. Das Team baute einen mobilen Energie-Einspeiser auf, der ein DC-Netz abbildet und integrierte ein Human-Machine- Interface (HMI) zur Steuerung und Visualisierung der Anlage, die zukünftig per Touch bedient werden kann und darüber hinaus auch noch Energiedaten liefert. Anstelle der mechanischen Drehzahleinstellung kommt ein neuer Motor mit Frequenzumrichter für die elektrische Drehzahleinstellung zum Einsatz. (bt) www.keb.de www.lenze.com www.weidmüller.com Sie sind Spiraldruckfedern leid? Wir auch. Deshalb haben wir auch die Wellenfeder erfunden. • Weniger Bauraum und weniger Gewicht • Fachmännische Konstruktionsunterstützung • Große Auswahl ab Lager • Leicht anpassbar Crest-to-Crest® Wellenfedern Fünf Auszubildende von KEB, Lenze und Weidmüller haben eine Maschine auf Gleichstrom umgebaut. Die Idee ist aus dem Projekt DC-Industrie2 entstanden. Bild: Lenze IN DEUTSCHLAND VERTRETEN DURCH tfcdeutschland.com Fordern Sie telefonisch +49 KEM (0) Konstruktion 234 97849-011 » 04 | 2023 oder 13 auf unserer Website smalley.com/de kostenlose Muster an
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Fünf Azubis bauen Maschine auf Gleichstrom um<br />
Drei Wochen ‚AC/DC‘<br />
Fünf Auszubildende der Unternehmen<br />
KEB, Lenze und Weidmüller<br />
haben in einem Gemeinschaftsprojekt<br />
in drei<br />
Wochen eine Maschine auf<br />
Gleichstrom umgebaut. Die<br />
Idee dafür entstand aus dem<br />
Forschungsprojekt DC-Industrie2,<br />
in dem 39 Partner aus<br />
Industrie und Forschung gemeinsam<br />
Grundlagen für eine<br />
Gleichstrominfrastruktur in<br />
der Industrie für mehr Nachhaltigkeit<br />
erarbeitet haben.<br />
Ein vielversprechender Weg zu<br />
mehr Nachhaltigkeit ist es, Fabriken<br />
von Wechselstrom (AC)<br />
auf Gleichstrom (DC) umzurüsten.<br />
Die fünf Auszubildenden<br />
setzten Ende Februar das<br />
Konzept DC-Industrie in einem<br />
Gemeinschaftsprojekt um.<br />
Innerhalb von drei Wochen<br />
sollten die Auszubildenden<br />
eine Standbohrmaschine auf<br />
Gleichstromtechnik umbauen<br />
und so erste Erfahrungen mit<br />
dem Zukunftsthema DC-<br />
Industrie erlangen. Nun präsentierten<br />
sie ihre Ergebnisse.<br />
„Es ist motivierend, an dem<br />
zukunftsorientierten Projekt<br />
DC-Infrastruktur in der Weidmüller<br />
Akademie in Detmold<br />
teilnehmen zu dürfen und zu<br />
sehen, wie begeistert die Azubis<br />
das Projekt Standbohrmaschine<br />
mit allen Höhen und<br />
Tiefen umgesetzt haben“,<br />
freut sich der Projektkoordinator<br />
Thomas Möllerfriedrich<br />
von Weidmüller.<br />
Die Auszubildenden betraten<br />
mit dem Projekt Neuland. An<br />
das neue Thema DC-Netze<br />
mussten sie zuerst herangeführt<br />
werden. Sie planten das<br />
Projekt eigenständig und wendeten<br />
die agile Projektmanagementmethode<br />
Scrum an.<br />
Das Team baute einen mobilen<br />
Energie-Einspeiser auf, der ein<br />
DC-Netz abbildet und integrierte<br />
ein Human-Machine-<br />
Interface (HMI) zur Steuerung<br />
und Visualisierung der Anlage,<br />
die zukünftig per Touch bedient<br />
werden kann und darüber<br />
hinaus auch noch Energiedaten<br />
liefert. Anstelle der mechanischen<br />
Drehzahleinstellung<br />
kommt ein neuer Motor<br />
mit Frequenzumrichter für die<br />
elektrische Drehzahleinstellung<br />
zum Einsatz. (bt)<br />
www.keb.de<br />
www.lenze.com<br />
www.weidmüller.com<br />
Sie sind<br />
Spiraldruckfedern<br />
leid?<br />
Wir auch.<br />
Deshalb haben wir auch<br />
die Wellenfeder erfunden.<br />
• Weniger Bauraum und weniger Gewicht<br />
• Fachmännische <strong>Konstruktion</strong>sunterstützung<br />
• Große Auswahl ab Lager<br />
• Leicht anpassbar<br />
Crest-to-Crest® Wellenfedern<br />
Fünf Auszubildende von KEB, Lenze und Weidmüller haben eine Maschine<br />
auf Gleichstrom umgebaut. Die Idee ist aus dem Projekt DC-Industrie2<br />
entstanden.<br />
Bild: Lenze<br />
IN DEUTSCHLAND VERTRETEN DURCH<br />
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