In der europäischen Batteriezellproduktion verursachen großvolumige Rein- und Trockenräume signifikante Kostennachteile gegenüber dem asiatischen Wettbewerb. Die Start-up-Initiative Syvairo bietet mit einer patentierten Intralogistiklösung, einem sogenannten mobilen Mini-Environment, eine Einsparung des Energiebedarfs um über 50 Prozent. Mit der Bewilligung des EXIST-Forschungstransfers des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie überführt die Ausgründung der Fraunhofer FFB diese Technologie nun in die industrielle Anwendung und ebnet den Weg für eine wettbewerbsfähige Batterieproduktion »Made in Germany«.
Für die Herstellung von Batteriezellen gelten hohe Anforderungen an Sauberkeit und Trockenheit, welche bislang durch große Rein- und Trockenräume mit Taupunkten bis -60 °C erfüllt werden. Der dafür notwendige Energieaufwand ist erheblich: Je nach Skalierungsgrad entfällt rund ein Drittel der Produktionskosten von Batteriezellen allein auf die Luftkonditionierung.
Potenzial von Mini-Environments in der Batteriezellfertigung
Syvairo entwickelt, fertigt und vertreibt modulare Intralogistiklösungen, die als Enabler-Technologie für den industriellen Einsatz von Mini-Environment-Konzepten in der Batteriezellfertigung ausgelegt sind.
Mini-Environments gelten als vielversprechender Ansatz, um den Energiebedarf in der Batteriezellproduktion zu senken. Anstatt komplette Produktionsbereiche aufwendig zu klimatisieren, werden nur einzelne Prozessschritte eingehaust und gezielt unter Trocken- und Reinraumbedingungen betrieben. In der industriellen Praxis ist der Einsatz solcher Konzepte bislang jedoch begrenzt: »Der Knackpunkt liegt im Transport empfindlicher Halbzeuge, etwa beschichteter Elektrodenfolien, zwischen den einzelnen Prozessschritten«, erklärt Marius Heller, Mitgründer von Syvairo. »Damit der restliche Produktionsbereich normal klimatisiert werden kann, müssen diese Materialien klimastabil und kontaminationsfrei von einem gekapselten Prozessschritt zum nächsten überführt werden.«
Das Startup adressiert diese Lücke mit einem patentierten modularen Baukastensystem aus Transport-, Schleusen- und Einhausungskomponenten. Herzstück ist eine gasdichte, mikroklimatisierte Transportbox mit integrierter Sensorik, die wie ein mobiler Trockenraum fungiert. Über kompakte »Door-on-Door«-Schleusensysteme dockt die Transportbox direkt an die Prozessanlagen an, sodass der Materialtransfer ohne Unterbrechung der Klimabedingungen erfolgen kann. Dieser Ansatz ermöglicht es, die Energiekosten für die Luftkonditionierung, um über 50 Prozent zu reduzieren und damit die Herstellungskosten von Batteriezellen nachhaltig zu senken. Der vordergründige Einsatz der Technologie liegt in der Batteriezellfabrik vom Pilot- bis zum Giga-Factory-Maßstab, insbesondere für die Fertigung von Next-Gen-Batteriezellen.
Erweiterung des Leistungsportfolios
Darüber hinaus plant Syvairo, weiteres Know-how aus der Forschung in das Start-up zu transferieren und ihr Leistungsportfolio gezielt zu erweitern:
- Perspektivisch ist der Mini-Environment-Ansatz auch für weitere Industrien relevant, in denen sensible und/oder kritische Materialien unter kontrollierten Atmosphären gehandhabt werden müssen (u.a. pharmazeutische Industrie, Photovoltaik, Luft- und Raumfahrt).
- Ein weiterer Entwicklungsansatz liegt in der Nutzung der Transportbox über den innerbetrieblichen Materialfluss hinaus. Perspektivisch ist auch der klimastabile Transport sensibler Materialien zwischen verschiedenen Produktionsstandorten vorgesehen.
- Ergänzend plant Syvairo den Einsatz eines autarken Messwürfels, der auf Basis drahtloser IIoT-Datenkommunikation eine schnelle und präzise Überwachung und Bewertung von Performance und Sicherheit von Trocken- und Reinraumbedingungen ermöglicht.
Technologietransfer von der Forschung in die Industrie
Die technologische Basis von Syvairo entstand innerhalb der öffentlich-geförderten Forschungsprojekte »FoFeBat« und »QueEn« der Fraunhofer FFB. Nach einer Weiterentwicklung im Fraunhofer-Programm AHEAD wird das Vorhaben nun durch den EXIST-Forschungstransfer des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert. Das Förderprogramm unterstützt forschungsbasierte Ausgründungen gezielt in der kritischen Phase zwischen validiertem Prototyp und marktfähiger industrieller Anwendung.
