Mangelhafte ESD-Maßnahmen in der Batteriefertigung

Mangelhafte ESD-Maßnahmen (Electrostatic Discharge) in der Batteriefertigung sind ein reales und erhebliches Qualitäts- und Sicherheitsrisiko, da der filigrane Aufbau der Batteriezellen und die dazugehörige Elektronik sehr sensibel auf unkontrollierte Entladungen reagiert.
 
 Moderne Batterien sind untrennbar mit einem Battery Management System (BMS) verbunden. Dieses System besteht aus Mikrochips und Sensoren, die Spannung, Temperatur und Stromfluss überwachen. Eine ESD-Entladung kann – das wird in der Elektronik bereits seit langem berücksichtig - Halbleiterkomponenten so vorschädigen, dass sie den Test in der Fabrik bestehen, aber Wochen später beim Kunden ausfallen. Ein nicht mehr funktionsfähiges BMS kann zu Fehlfunktionen und fehlender Zellüberwachung führen.
 
 Ein weiteres Risiko betrifft die Brandgefahr und chemische Instabilität. Anders als in Elektronikfertigungen müssen Teilbereiche der Batteriefertigung in sehr trockener Umgebung erfolgen, was die Beherrschung von ESD deutlich erschwert. Elektrostatische Ladungen werden nicht so schnell abgebaut und können durch Funkenbildungen in der Nähe von brennbaren Elektrolyten zu Bränden (Aricell) oder während des Stapelns der Elektrodenfolien (elektrostatische Aufladung) zu Durchschlägen durch die Separatorfolien hindurch führen. 
 Zudem ziehen elektrostatisch aufgeladene Oberflächen Partikel aus der Umgebungsluft an. Diese Verunreinigungen können so auch ins Innere der Zelle gelangen und dort die Separatorschicht beschädigen, was im schlimmsten Fall zu internen Kurzschlüssen und einem thermischen Durchgehen (Thermal Runaway) der Batterie führt.
 
 Effektive Vermeidung von Elektrostatik durch praxisnahe ESD-Schutzstrategien
 
 Um diese sehr realen Risiken zu minimieren, ist in der Batteriefertigung - ähnlich der Elektronikfertigung - ein ganzheitliches ESD-Schutzkonzept (EPA - Electrostatic Protected Area) notwendig. Dies beginnt bei der Infrastruktur mit speziellen leitfähigen Bodenbelägen und geerdeten Arbeitstischen. Sie stellen sicher, dass Ladungen kontrolliert gegen Erde abfließen können. Mitarbeiter tragen ableitfähige Kleidung, ESD-Schuhe und Handgelenkserdungsbänder, um zu verhindern, dass der menschliche Körper als Ladungsspeicher fungiert. In Bereichen, in denen Isolatoren (Kunststofffolien) verarbeitet werden, kommen Ionisatoren zum Einsatz. Diese fluten die Luft mit Ionen, um statische Ladungen auf Oberflächen zu neutralisieren, die nicht durch Erdung abgeleitet werden können. 
 
 Während etablierte Großhersteller mit Gigafactories diese Maßnahmen bereits standardmäßig umsetzen, bestehen Sicherheitsrisiken vor allem in der Prototypenfertigung und Forschung. Betroffen sind insbesondere Unternehmen mit kundenindividuellen Kleinserien sowie Forschungseinrichtungen, deren Prozesse nicht primär auf die hochgradig standardisierte Massenproduktion ausgelegt sind.