This paper presents an approach for the design and derivation for establishing a digital product twin for battery cells. A digital product twin is a virtual replica of a physical battery cell and can be used to predict and optimize quality properties and performance in real-time. The study focuses on pouch cell manufacturing and aims to map the large amount and variety of process information down to purchased parts and interim products. The approach for this study was to collect and analyze data from the physical production process and use this information to structure a digital battery product twin based on its product architecture. The main findings of this study indicate that a digital product twin can be effectively structured and implemented in a digital interface based on its product architecture in combination with data from the physical production process. The results of this study show the potential of digital product twins, in which statements about material, design, and behavior can be made using real information from production. Further research will focus on the practical application and implementation of digital product twins in a battery cell pilot production.

Zusammenfassung: Die Bereitstellung der elektrischen Antriebsenergie erfolgt in batterieelektrischen Fahrzeugen (BEV) derzeit überwiegend durch Lithium-Ionen-Batteriesysteme. Diese Systeme bestehen aus Batteriemodulen und Batteriezellen in unterschiedlichen Formaten. Das Batteriesystem ist dabei eine Schlüsselkomponente des Elektrofahrzeugs und beeinflusst maßgeblich die Reichweichte sowie die Performance. Außerdem macht das Batteriesystem einen Großteil der Kosten von heutigen Elektrofahrzeugen aus. Um im internationalen Wettbewerb langfristig erfolgreich zu sein, müssen Hersteller von Elektrofahrzeugen daher bereits in der Entwicklung und Produktion von Batteriesystemen Qualitäts- und Kostenpotenziale ausschöpfen. Darüber hinaus wird eine nachhaltige Produktion von Batteriezellen, -modulen und -systemen besonders in Europa in den kommenden Jahren immer wichtiger.