Identifikation und Optimierung des Engpasses für prozess- und produktnahe Einkapselungen in der Lithium-Ionen Zellassemblierung

Abstract

Die Nachfrage von Lithium-Ionen Batterien (LIB) wird in Zukunft stark steigen. Dabei müssen LIB in Rein- und Trockenräumen assembliert werden, deren Energiekosten sehr hoch sind. In dieser Arbeit werden vier Szenarien für Rein- und Trockenräume in der Lithium-Ionen Zellassemblierung verglichen. Dabei werden Engpässe in der Assemblierung mit Hilfe der Theory of Constraints (TOC) ermittelt und die Szenarien anhand folgender Kenngrößen bewertet: Fabrikhallenlänge in m, Rein- und Trockenraum-Anlagengrundfläche in m2, Rein- und Trockenraumvolumen in m3 und benötigter Volumenstrom im Rein- und Trockenraum in m3/h. Der Vergleich der vier Szenarien zeigt, dass unter Berücksichtigung der TOC nach jeder Optimierung der einzelnen Kenngrößen neue Engpässe entstehen. Jedoch können durch eine produkt- und prozessnahe Einkapselung mit Mini-Environment (ME) die Kenngrößen für eine Lithium-Ionen Zellassemblierungsanlage folgendermaßen reduziert werden: die Fabrikhallenlänge von 71 m auf 63 m, die Rein- und Trockenraumanlagengrundfläche von 569 m2 auf 136 m2, das Rein- und Trockenraumvolumen von 1693 m3 auf 266 m3 und der benötigte Volumenstrom von 74775 m3/h auf 229 m3/h. Durch die Reduzierung der Fabrikhallenlänge, der Anlagengrundfläche, des Volumens und des benötigten Volumenstroms der Rein- und Trockenräume können sowohl die Baukosten für eine Zellfabrik, als auch Energiekosten für neue Fabrikhallen für Lithium-Ionen Zellassemblierungsanlagen eingespart werden.

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