Kranauswahl für Lithium-Batterieindustrie
Das Wichtigste Kranlösungen für die vier Prozessstufen der Lithium-Batteriefertigung: ① Elektrodenfertigung mit Reinraum-Hubwerk 0,5 t bis 3 t, Taupunkt < -40 °C, korrosionsgeschützt; ② Montagebereich Befüllung explosionsgeschützt Ex d IIB; ③ Formierung mit Säulenschwenkkran 0,5 t bis 1 t für den Wechsel von Batterie-Spannvorrichtungen; ④ Lagerbereich mit LD-Typ 1 t bis 3 t für den Modultransport. Kelude bietet Gesamtlösungen für Übertrocken-, Ex-geschützte und Reinraum-Umgebungen.
Die Fertigung von Lithium-Batterien gehört weltweit zu den am schnellsten wachsenden Industriezweigen. Von der Herstellung der Elektrodenmaterialien über das Wickeln und Montieren der Zellen bis hin zur Formierung, Alterung und PACK-Montage – in jedem Prozessschritt sind Hebegeräte für den Materialtransport und die Wartung der Ausrüstung erforderlich. An die Krane in Batteriewerken werden vier besondere Anforderungen gestellt: trockene Umgebung mit niedrigem Taupunkt (Wassergehalt kontrolliert bis Taupunkt ≤ -45 °C), antistatische Eigenschaften (Elektrodenmaterialien sind entzündlich), hohe Reinheit (Klasse 100 bis 10000) sowie Schutz vor Metallkontamination (Elektrodenfolien reagieren empfindlich auf metallische Fremdpartikel). Dieser Artikel bietet einen Leitfaden zur Kranauswahl für die vier Prozessstufen Elektrodenfertigung, Zellmontage, Formierung & Alterung sowie PACK-Lagerhaltung.
Überblick über Kraneinsätze in der Batterieindustrie
Krane für die Elektrodenfertigung – Reinraum mit niedrigem Taupunkt
Die vorgelagerten Prozessschritte (Mischen, Beschichten, Kalandrieren, Schneiden) finden in Trockenräumen mit einem Taupunkt ≤ -45 °C (Wassergehalt < 50 ppm) statt. Der Kranbetrieb in dieser Umgebung erfordert Lösungen für drei Kernprobleme: Abdichtung, Kondensatschutz und Antistatik.
- Konstruktive Abdichtung: Hauptträger aus Edelstahl SUS304 (elektropoliert, Ra ≤ 0,8 μm), alle Verbindungsflächen mit Tieftemperatur-Silikon-Dichtungsstreifen (Arbeitstemperatur -60 bis +200 °C)
- Schmierstofffreier Betrieb: Alle Gleitflächen (Radlager, Rollenblock) mit PFPE-basiertem Trockenfett (Klüber 4UH1-460N oder DuPont Krytox GPL 205), um jegliches Tropfen von flüssigen Schmierstoffen zu vermeiden
- Kondensatschutz: Die Oberflächentemperatur der Stahlkonstruktion muss der Umgebungstemperatur entsprechen. Lokale Übertemperatur durch elektrische Bauteile wird über Zwangsbelüftung gleichmäßig abgeführt, um Kondensation durch Kältebrücken zu verhindern.
- Antistatische Erdung: Erdungswiderstand der Kranbahnschiene < 1 Ω, durchgehende Ableitung statischer Aufladung an Lastaufnahmemittel und Drahtseil, Kontaktbänder in antistatischer Ausführung.
- Empfohlenes Modell: Reinraum-LD-Brückenkran (1 bis 5 t), Spannweite 12 bis 20 m, Servopositionierung mit ±1 mm Genauigkeit, Geschwindigkeit 0,02 bis 10 m/min.
Krane für die Zellmontage – Präzisionspositionierung und Explosionsschutz
Die Zellmontage (Wickeln, Stapeln, Einhausen, Schweißen, Befüllen) ist der Kernbereich der Batteriefertigung. Die hier eingesetzten Krane müssen drei Anforderungen gleichzeitig erfüllen: Explosionsschutz (in der Befüllzone wird das Lösungsmittel NMP verwendet), hohe Präzision (hohe Anforderungen an die Ausrichtung beim Einhausen der Zellen) und Reinraumtauglichkeit.
- Explosionsschutzklasse: In der Befüllzone ist ein explosionsgeschützter Kran der Kategorie Ex d e ib ⅡB T4 Gb erforderlich – NMP (N-Methyl-2-pyrrolidon) ist eine entzündliche Flüssigkeit mit einem Flammpunkt von 91 °C und einem Explosionsbereich von 1,3 % bis 9,5 %.
- Servopräzisionspositionierung: Der Transfer von Elektrodenrollen in den Trocknern erfordert eine Positioniergenauigkeit von ±5 mm, realisiert mit Servomotor und Magnetband-Messsystem (Auflösung ≤ 0,1 mm).
- Schutz vor Metallkontamination: Alle Lastaufnahmemittel, die mit den Elektroden in Kontakt kommen (Spannvorrichtung, Saugnapf), bestehen aus nichtmetallischen Materialien (Polyurethan/PE), um eine Kontamination durch Metallpartikel zu vermeiden.
- Empfohlenes Modell: Reinraum-Ex-Ausführung LD/LH-Brückenkran (1 bis 3 t), Spannweite 10 bis 18 m, Servoantrieb mit Magnetband-Präzisionspositionierung.
Krane für Formierung & Alterung – Gerätewartung im Ex-Bereich
Während der Formierung und Alterung befinden sich die Batterien im Lade-/Entladezyklus (Risiko von Elektrolytaustritt und thermischem Durchgehen). Daher ist die Formierungshalle als Ex-Bereich klassifiziert. Die Krane werden hier hauptsächlich für die Installation, Wartung und den Austausch von Formierungs- und Alterungsschränken eingesetzt.
- Empfohlenes Modell: explosionsgeschützte Ausführung LD-Einträger-Brückenkran (1 bis 3 t), Explosionsschutzklasse Ex d e ib ⅡB T4 Gb
- Triebwerksgruppe: A4~A5 (überwiegend Gerätewartung, kein Dauerbetrieb)
- Sicherheitsverriegelung: Der Kran ist mit dem Gaswarngerät der Formierungshalle verriegelt – bei Überschreitung der Gasgrenzwerte erfolgt eine automatische Abschaltung der Stromversorgung und ein akustischer und optischer Alarm.
- Referenzpreis: Ex-geschützter LD-Typ 3 t/15 m inkl. Ex-Zertifizierung ca. 100.000 bis 200.000 EUR
Krane für die PACK-Montage – schwere Lasten und hohe Umschlagshäufigkeit
PACK-Module, PACK-Komponenten und fertige Batteriepakete sind vergleichsweise schwer (Module 50 bis 200 kg, PACK-Komponenten 200 bis 1000 kg) und werden mit hoher Frequenz ein- und ausgelagert. Die Krane in diesem Bereich sind an das WMS (Warehouse-Management-System) angebunden und ermöglichen eine automatisierte Ein- und Auslagerung.
- Empfohlenes Modell: Brückenkran mit Elektrozug LH-Typ (3–10 t) oder LD-Typ (3–5 t), Spannweite 18–28 m
- Triebwerksgruppe: A5~A6 (häufiger Ein- und Auslagerungsbetrieb im PACK-Lager)
- Steuerungsart: Funkfernsteuerung am Boden + Anbindung an WMS-Datenterminal
- Sicherheitsausstattung: Überlastsicherung + elektronischer Haken mit Wiegefunktion (Wiegen und Scannen beim Heben und Transportieren) + Pendeldämpfungssystem
- Referenzpreis: LH-Typ 5 t/20 m ca. 153.000–254.000 EUR
Servicevorteile von Kelude für die Lithium-Batterie-Industrie
- Speziell für Trockenräume: Die Trockenraumkrane von Kelude Schwerindustrie sind bei mehreren führenden Lithium-Batterie-Herstellern (z. B. CATL) über lange Zeiträume stabil im Einsatz. Für Umgebungen mit Taupunkt ≤ −50 °C verfügen wir über ausgereifte Abdichtungs- und Kondensatschutzkonzepte sowie entsprechende Projekterfahrung.
- Vollständige Explosionsschutz-Zertifizierung: Wir liefern die vollständigen Zertifizierungsunterlagen für explosionsgeschützte Krane der Klasse Ex d e ib ⅡB T4 Gb für die Elektrolyt-Befüllung (Explosionsschutz-Zertifikat + Ex-Motor-Zertifikat + Zertifikat für den explosionsgeschützten Schaltkasten) – erfüllt die Sicherheitsanforderungen der Lithium-Batterie-Industrie.
- Servo-Präzisionspositionierung: Das Servo-Positionierungssystem von Kelude Schwerindustrie erreicht eine Wiederholgenauigkeit der Positionierung von ±0,5 mm und erfüllt damit die Genauigkeitsanforderungen für den automatischen Transport in Elektroden-Trocknungsöfen.
Explosionsgeschützter Kran für Lithium-Batterien
Sechs Datenkarten für neue Lithium-Batterien: Kernparameter der Hebegeräte für jeden Fertigungsschritt
Häufige Fragen
F: Welche Reinheitsklasse wird für Krane in der Elektrodenfertigung von Lithium-Batterien gefordert?
A: Der Elektrodenbereich (Beschichtung/Kalandrieren) ist ein Reinraum der Klasse 10K. Das von Kelude Schwerindustrie konfigurierte Reinraum-Hubwerk verfügt über einen 304-Edelstahlkörper, eine vollständig abgedichtete Struktur und antistatische Laufräder. Die Partikelemission an der Oberfläche beträgt <0,1 μg/cm²/h und erfüllt damit die Anforderungen des Lithium-Batterie-Reinraums.
F: Warum müssen Krane in der Elektrolyt-Befüllung explosionsgeschützt sein?
A: Im Befüllbereich wird Elektrolyt (LiPF6-Lösungsmittel) verwendet, das eine entzündbare Flüssigkeit darstellt. Zudem können sich um die Befüllmaschinen entzündbare Dämpfe ansammeln. Kelude Schwerindustrie stattet den Befüllbereich mit einem explosionsgeschützten Elektrozug Ex d IIB T4 aus, mit Edelstahl-316L-Gehäuse und Teflonbeschichtung zum Schutz vor HF-Korrosion.
F: Welche Hebegeräte werden in der Formation und Kapazitätsprüfung von Lithium-Batterien benötigt?
A: Die zentrale Hebeaufgabe in der Formierungs- und Kapazitätsprüfwerkstatt ist der Austausch der Batteriespannvorrichtungen sowie die Wartung der Lade- und Entladeausrüstung. Kelude Schwerindustrie empfiehlt einen Auslegerkran (0,5 t bis 1 t) mit einem Pendelwinkel von 270°. Ein einzelner Kran deckt dabei 3 bis 5 Formierungs- und Kapazitätsprüfschränke ab – eine kostengünstige, flexible und effiziente Lösung.
F: Welcher Kran ist für den Batteriealterungs- und Lagerbereich geeignet?
A: Im Alterungsbereich steht der Transport und die Stapelung von Batteriemodulen im Vordergrund. Kelude Schwerindustrie empfiehlt hierfür den LD-Einträgerkran (1 t bis 3 t) mit antistatischen Anschlagmitteln und sauberer Beschichtung. Die Schienen sind mit einem Korrosionsschutz versehen. Kelude Schwerindustrie bietet ein einheitliches Markenkonzept für die gesamte Lithium-Batterie-Prozesskette.
