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Alexander Heinsch

• Der wachsende Einsatz von Lithium-Ionen Batterien in allen Mobilitätsbereichen stellt an heutige und zukünftige Batterielösungen besondere Anforderungen. Um diesen im Hinblick auf Größe und Form gerecht zu werden, wird in der vorliegenden Arbeit eine Wickelmaschine zur Herstellung von Zellkernen für Lithium-Ionen Batterien konzipiert. Diese weist die Besonderheiten auf, durch die Rotation einer Einheit um einen feststehenden Kern zu wickeln sowie den Aufbau von prismatischen Zellkernen mit großen Abmessungen zu ermöglichen. Im Rahmen der Arbeit wird der Stand der Technik bei Lithium-Ionen Zellen und Wickelmaschinen zu deren Herstellung dargelegt. Es werden auf analytischem Wege unter anderem das Prinzip des Wickelns mit feststehendem Kern, das Wickelmaterial sowie die Auswirkungen des von rund abweichenden Wickelquerschnittes untersucht. So kann beispielsweise aufgezeigt werden, dass die zu realisierenden Wickelquerschnitte zu Zusatzkräften im Wickelmaterial und damit zu einem undefinierten Wickelvorgang führen. Zur Lösung dieses und weiterer herausgestellter Probleme erfolgt die konstruktive Variantenbildung und Auslegung der direkt für den Wickelvorgang benötigten Elemente. Weiterhin werden Wickelabläufe zur weitgehend automatisierten Produktion schematisch entworfen. Auf Grundlage dieser Abläufe und der Lösungen für den grundlegenden Wickelvorgang erfolgt die konzeptionelle Erstellung und konstruktive Untersuchung der Wickeleinheit. Dabei wird konkret aufgezeigt, inwiefern Komplexität und Baugröße der Maschine für das umgesetzte Wickelprinzip ansteigen.