Projekt 28273/01

Ressourceneffiziente Gittertechnologie für Bleibatterien mit hoher Energiedichte

Projektträger

OTA Oberflächentechnik Anlagenbau GmbH
Motzener Str. 6
12277 Berlin
Telefon: 030/7600815-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Das Vorhaben betrifft die praktische Erprobung einer neuartigen umweltschonenden Gitter-Technologie für Bleibatterien. Dazu wird von OTA eine Anlage für das neue galvanotechnische Gitterherstellungsverfahren gebaut, erprobt und zur Herstellung von Testgittern eingesetzt.
HOPPECKE baut die Testgitter in eine Testserie von Industriebatterien ein, diese werden mit anwendungsbezogenen Prüfungen getestet und mit Batterien mit herkömmlichen Gittern verglichen.
Das Vorhaben dient dem Risikoabbau für die Anlagentechnik und für die Erreichbarkeit der Produkteigenschaften.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1. Arbeitsschritt:Umsetzung der Verfahrenstechnik in industrielle Anlagentechnik und Risikoabbau
a. Analyse der Erfordernisse der Produkteigenschaften und deren Umsetzung in die Konstruktionsparameter für die Anlage
b. Konzeption zum Aufbau der erforderlichen Anlagenmodule
c. Konstruktion der einzelnen Module
d. Konzeption zur Steuerung der Anlage
e. Vorbereitung der Fertigungsumgebung und Laboraufbau für die notwendigen Untersuchungen
M1 Meilenstein 1: Abschluss der Vorbereitungsarbeiten zum praktischen Aufbau
f. Aufbau und Test der Module und Fertigung eines Gittertyps
g. Konstruktion und Aufbau der Anlage entsprechend der Verfahrenstechnologie
M2 Meilenstein 2: Abschluss der praktischen Tests
h. Testbetrieb der Anlage
M3 Meilenstein 3: Abschluss des Aufbaus der FuE-Anlage
i. Auswertung, ökologische und ökonomische Bilanzierung des Verfahrens
j. Konzeption für eine Anlage zur kontinuierlichen Fertigung von Bleigittern auf Basis der DSL-Technologie
2. Arbeitsschritt: Herstellung und Erprobung von Schichtverbundgittern für Industriebatterien
a. Konstruktion und Umsetzung eines ersten Gittertyps
b. Herstellung eines Zylinderwerkzeugs und Produktion von Testgittern
c. Verarbeitung der hergestellten Gitter und Bau von Batterien
d. Gitter- und Batterietest


Ergebnisse und Diskussion

Mit der gebauten Demonstratoranlage wurde ein Meilenstein zur industriellen Realisierung und zum Risikoabbau für die Anlagentechnik erreicht. Die Demonstratoranlage wurde mit einer effektiven Beschichtungslänge von 8,5 m für die Nachbeschichtung mit Blei und Bleilegierungen aufgebaut. Mit dieser Anlagenlänge ist eine Fertigungsgeschwindigkeit von bis zu 15 m/h realisierbar. Die Abscheidung von Lamellen mit variabler Zusammensetzung und unterschiedlichem Gefüge und speziell eine Gefügeunterbrechung sind mit der Kombination mehrerer Module mit unterschiedlichen Parametern waren in der Demonstratoranlage möglich. Für die kooperierenden Batterieherstellern Exide, Hoppecke und JCI wurden zum einen erste praktisch einsetzbare Batteriegitter konzipiert und in Testlängen hergestellt und zum anderen mit anderen Verfahren hergestellte Rohgitterbänder vorbehandelt und nachbeschichtet. Weitere Arbeiten zur kontinuierlichen Produktion der Gitter in einer Anlage im endgültigen industriellen Ausbaustadium sind erforderlich, um 1. die Robustheit des Verfahrens auf industriellem Niveau abzusichern und 2. die Anwendungsvorteile des Produkts bezüglich der Produkteigenschaften und Wirtschaftlichkeit für die Batteriehersteller unmittelbar nachzuweisen. Die ökologische und wirtschaftliche Bewertung zeigt den deutlichen Vorteil der Anwendung von Schrott bei der galvanischen Herstellung von Bleigittern und begründet neben den technisch überlegenen Eigenschaften der neuen Gitter die Motivation für die Einführung des Verfahrens in die Praxis der Batterieherstellung.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die weitere Verbreitung der Erkenntnisse aus dem Vorhaben erfolgt durch individuelle Vorstellung bei weiteren Batterieherstellern. Die öffentliche Verbreitung von Informationen über diese Innovation in der Batterieindustrie erfolgte durch Veröffentlichungen in Fachzeitschriften und durch Vorträge bei Fachtagungen.

aktuelle Veröffentlichungen:
- Warlimont, Hofmann, Zander: Production of High Performance Battery Grids Combined with Recycling. World of Metallurgy - ERZMETALL 62 (2009) No. 4.
- Warlimont: Direct Recycling of Various Pb Materials by Electrolysis in Methane Sulfonic Acid. Meeting GDMB Lead Experts Committee, Aachen, 6.-7. May, 2009.
- H. Warlimont, T. Hofmann: A new technology of lead recycling combined with grid making. 2nd In-ternational Secondary Lead Conference, 12 & 13 September 2011, Hyderabad, India.
- H. Warlimont, T. Hofmann, M. Seidel: Novel composite grids providing improved battery properties and lowering weight and cost. 14th Asian Battery Conference, 13 - 16 September 2011, Hyderabad, India.
- M. Gelbke, B. Steiner, R. Wagner et al: Superior batteries by electroformed composite grids. BCIs 123rd Convention and Power Mart Trade Fair, May 1 - 4, 2011, Miami, Florida.
- T. Hofmann, M. Seidel, H. Warlimont: Continuous electroforming of grid electrodes for superior lead acid batteries. Productronica 2011, 19. Weltleitmesse für innovative Elektronikfertigung, 15.-18. November 2011, München.