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In der Batterie-Diagnosestraße zeigt sich, warum Akkus schlapp machen

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Die Battery LabFactory Braunschweig arbeitet an einer speziellen Batterie-Diagnosestraße. In dieser neuen Laboreinheit wird künftig untersucht, wie Batteriezellen altern und welche Gegenmaßnahmen getroffen werden könnten.

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Die Battery LabFactory Braunschweig, BLB, der TU Braunschweig arbeitet aktuell an einer Diagnosestraße, mit der die reproduzierbare, systematische Alterungsanalyse an Batterien ermöglicht werden soll.
Die Battery LabFactory Braunschweig, BLB, der TU Braunschweig arbeitet aktuell an einer Diagnosestraße, mit der die reproduzierbare, systematische Alterungsanalyse an Batterien ermöglicht werden soll.
(Bild: Clipdealer)

An der Battery LabFactory Braunschweig (BLB) der TU Braunschweig entsteht eine Batterie-Diagnosestraße. Mit den in der Diagnosestraße gewonnenen Daten können die Wissenschaftler die Batteriezellproduktion gezielt anpassen sowie neu entwickelte Produktionsprozesse und Materialien direkt mit der Alterung in Verbindung bringen. Gefördert wird das Vorhaben mit 500.000 € aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung. Die BLB ist ein Forschungszentrum der Technischen Universität Braunschweig.

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Reproduzierbare, systematische Alterungsanalyse

Arbeit an einer Glovebox in der Battery LabFactory.
Arbeit an einer Glovebox in der Battery LabFactory.
(Bild: Marisol Glasserman/TU Braunschweig)

Die Diagnosestraße erweitert die bereits etablierte Infrastruktur der Battery LabFactory Braunschweig. Sie ermöglicht die reproduzierbare, systematische Alterungsanalyse, da die Strukturen und Daten von den dort produzierten Elektroden und Zellen genau bekannt sind.

So lässt sich die Güte von Produktionsparametern im Zusammenhang mit der Zell-Anwendnung, also der Art der Belastung bei der Nutzung, in Zusammenhang bringen. Die Braunschweiger Forscher erhalten auf diese Weise ein detailliertes Verständnis über Mechanismen und Prozesse, die zur Alterung von Batterien und schließlich zum Batterielebensende führen.

Damit können bestehende Produktionsprozesse und Zellkonfigurationen optimiert, neue Materialien entwickelt und Modelle für Alterungssimulationen erstellt werden, aus denen sich Lebensdauerprognosen und Nutzungsprofile ableiten lassen. In Zukunft erleichtert das, auf die Anwendung hin maßgeschneiderte Elektrodenstrukturen und Zellen zu produzieren sowie den Einfluss der Materialen im Detail zu verstehen.

Hermetisch dichte Gloveboxen

Für die Diagnosestraße in der BLB werden sogenannte Gloveboxen, also „Handschuhkästen“, die vom Arbeitsraum hermetisch und gasdicht abgeschlossen sind, in einem zusammenhängenden System aufgebaut und mit Messgeräten ausgestattet. Die Gasdichtheit der Anlage ist nötig, da die Aktivmaterialien der einzelnen Batteriekomponenten mit Luft reagieren.

Zunächst werden die Zellen bestimmten Betriebsszenarien und Umweltbelastungen ausgesetzt – um deren Nutzung gezielt nachzustellen. Nach der Öffnung der Batterien untersuchen die Forscherinnen und Forscher Veränderungen an Elektroden, Elektrolyt und Separatoren in physikalisch-elektrochemischen Analysen.

Hier geht es um klimatische, mechanische, chemische, elektrische und elektrochemische Einflüsse. Um den Alterungsmechanismen noch genauer auf die Spur zu kommen, können „gealterte“ und neue Komponenten und Materialien wieder zu neuen Zellen zusammengebaut, also reassembliert, werden.

Projektdaten

Der Aufbau der Diagnosestraße wird von der Regionalen Strukturförderung der Europäischen Union (EFRE) für die Projektlaufzeit vom 1. Oktober 2019 bis 31. Oktober 2021 mit 500.000 Euro gefördert.

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