Daikin Chemical forscht mit weisstechnik

Daikin Chemical forscht mit weisstechnik

Trockenraum für die Entwicklung von Werkstoffen für Next-Generation Batterie-Lösungen

Der international führende Spezialist für High-Performance Chemikalien Daikin Chemical, hat ein neues Innovation Center in Dortmund gebaut. Darin wird unter anderem an Optimierungsmöglichkeiten für Lithium-Ionen Batterien für Elektrofahrzeuge geforscht. Der dafür notwendige Trockenraum im personenbesetzten Labor wurde von weisstechnik geplant und realisiert.

Erfolgreiche Tochter eines großen Konzerns

Daikin Industries ist ein japanischer Konzern mit knapp 88.000 Mitarbeitenden und einem Jahresumsatz von 23 Mrd. Euro weltweit. Der Konzern ist in unterschiedlichen Branchen und Anwendungsfeldern aktiv und verfügt über zahlreiche Tochterunternehmen. Dazu gehört auch Daikin Chemical Europe, ein weltweit führender Spezialist für Fluorchemikalien. In seinem neu gebauten Innovation Center in Dortmund betreibt Daikin Chemical Grundlagenforschung für Kunden sowie zur Entwicklung und Verbesserung eigener Produkte. Ein zentrales Forschungsgebiet ist die Weiterentwicklung von Materialien für Lithium-Ionen- und andere Batterien für die Automobilindustrie. Ziel der Forschung ist, vorhandene Batterien weiter zu verbessern und die Grundlagen für die nächsten Batterie-Generationen zu schaffen.

Forschung auf neues Niveau bringen

Mit dem neu gebauten Innovation Center werden die technischen Möglichkeiten der Forschungsabteilung deutlich verbessert. Ab sofort ersetzt ein großzügig dimensionierter Trockenraum für zwei Personen die bisherigen Glove-Boxen. Der Trockenraum steigert nicht nur den Arbeitskomfort und die Arbeitseffizienz, sondern eröffnet auch neue Möglichkeiten hinsichtlich der Prozesse und der Größe der einzubringenden Materialien und Geräte. Die bisher genutzten Glove-Boxen konnten nur Objekte bis zu einer Größe von 20 x 20 cm aufnehmen, die aufwändig ein- und ausgeschleust werden mussten. Im neuen Trockenraum geht dies wesentlich einfacher und in deutlich größeren Dimensionen. Damit kann beispielsweise auch Ausrüstung zum Verpressen aktiver Materialien im Trockenraum genutzt werden.

Von Grundlagen bis Proof-of-Concept

Die Forschung von Daikin Chemical umfasst die Arbeit mit aktiven Materialien und Mischungen, zum Beispiel für die Präparation von  Elektroden und zur Herstellung von neuartigen Festkörperelektrolyten für die nächste Generation an Lithium-Ionen Batterien. Dabei geht es darum, optimale Materialkombinationen zu entwickeln und deren Einsetzbarkeit in Bezug auf Wechselwirkungen mit anderen Materialien zu überprüfen. Damit bekommen Kunden als Ergebnis die komplette Chemie für ihre Batterie aus einer Hand. Im Fokus der Entwicklung stehen die Megatrends der Batterietechnologie: Erhöhung der Energiedichte und Verkürzung der Ladezeit, Verlängerung der Lebensdauer, Optimierung der Sicherheit und Steigerung der Nachhaltigkeit.

Forschungsschwerpunkt Batterie-Chemie

Um die Performance der Zellchemie zu untersuchen und zu verbessern, werden verschiedene Materialien gezielt kombiniert und das Ergebnis zum Beispiel in Knopfzellen getestet. Eine wichtige Komponente ist dabei auch metallisches Lithium, das schnell und aggressiv mit Feuchtigkeit reagiert. Deshalb müssen Arbeiten und Tests mit metallischem Lithium immer im Trockenraum stattfinden, um Schäden für Menschen, das Labor und die Umwelt zu verhindern.

Erfahrenes Projektteam am Start   

Der Bau des Innovation Centers wurde von dem japanischen Bauspezialisten Takenaka als Generalunternehmer betreut. Die Laborausstattung des Trockenraumes wurde durch die Firma Hemling fachgerecht besorgt, mit der weisstechnik bereits bei anderen Projekten erfolgreich zusammengearbeitet hat. Den passenden Partner für den Trockenraum ermittelte Daikin Chemical über eine Ausschreibung. Aufgrund der bereits bestehenden positiven Geschäftsbeziehungen – als Lieferant und als Kunde – war klar, dass auch von weisstechnik ein Angebot eingeholt werden sollte.

Überzeugend bei Ausschreibungsverfahren

Mit Engagement und Fachkompetenz konnte sich weisstechnik gegenüber dem Wettbewerb durchsetzen. Das technische Gesamtkonzept für den Trockenraum, das im Projektverlauf angesichts geänderter Rahmenbedingungen mehrfach angepasst werden musste, erfüllte alle Anforderungen sicher. Die hier erstmal eingesetzte Luftentfeuchtungsanlage mit 2-Rotor-Konzept sorgt in Verbindung mit einem Chiller aus dem Hause Daikin für eine optimale Energieeffizienz. Besonders wichtig waren auch die Flexibilität und die kurzen Reaktionszeiten des Planungsteams. Das schnelle und verbindliche Vorgehen von weisstechnik hat den Auftraggeber begeistert und war ein wesentliches Kriterium für die Auftragsvergabe. Ein weiterer entscheidender Aspekt war, dass weisstechnik ein One-Stop-Shop-Anbieter ist, der sowohl Trockenraum- als auch Reinraumtechnik im Portfolio hat und alle Leistungen von der Planung bis zum Service aus einer Hand kamen.

Technische Eckdaten des Trockenraums

Der Trockenraum hat eine Größe von 52 m2 und einen Taupunkt von -55 Grad Celsius . Er ist als Labor mit entsprechenden Personenschleusen ausgestattet und ermöglicht den permanenten Aufenthalt von zwei Personen. Der Trockenkammerbau wurde im Ständerbau aus Standardmodulen gefertigt und sichert die Einhaltung einer Raumtemperatur von 21 +/- 3 Grad Celsius. Die Klimatechnik wurde in die bestehende Haustechnik integriert. Eine Besonderheit war die Integration des von Daikin gestellten Doppel Chillers Typ EWAQ 130G-XR. Da weisstechnik dieses Modell auch für andere Anlagen nutzt, war die Integration problemlos zu realisieren. Der Doppel Chiller ist zwar in der Anschaffung zunächst teurer, hilft aber über die bessere Modulierbarkeit die Energiekosten deutlich zu senken. Dadurch amortisiert sich der höhere Anschaffungspreis in wenig mehr als einem Jahr. Darüber hinaus hilft es Daikin, die ehrgeizigen Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Die Klima- und Ventilationstechnik wurde von weisstechnik eigenständig in den Neubau integriert, der Laborabzug wurde mit einem zusätzlichen Lösungsabzug versehen.

Projekt erfolgreich abgeschlossen

Nach Abschluss und Inbetriebnahme der Anlage zieht Lemke ein überaus positives Fazit: „Die Professionalität und Zuverlässigkeit setzte sich von der Planung bis zum Betrieb des Trockenraumes konsequent fort. Dazu gehörte auch das erforderliche Finetuning der Anlage, das von den weisstechnik Service Spezialisten schnell und kompetent durchgeführt wurde. Die Anlage läuft äußerst stabil und leise und hält den Taupunkt sogar bis 2,5 Personen zuverlässig.“ In der Planung wurde bereits eine mögliche Ausbaustufe des Trockenraumes als Reinraum berücksichtigt, die zu einem späteren Zeitpunkt problemlos umgesetzt werden kann. Auch zeitlich war das Projekt ein Volltreffer. Denn trotz einiger covidbedingter Verzögerungen und bauseitiger Veränderungen konnte weisstechnik den Trockenraum sogar noch vor dem geplanten Zeitpunkt fertigstellen

 

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