Intelligentes Laden leicht gemacht
Multifunktionelles Sensor-Array für Batterien soll Lade- und Entladeprozesse optimieren.
Rund ein Jahr läuft nun das Forschungsprojekt Spartacus im Rahmen der EU-Forschungsinitiative Battery 2030+. Das Projekt hat die ersten Meilensteine und Projektziele erfolgreich gemeistert. Auf dem Weg zur sensorgestützten Optimierung von Ladezeiten, Reichweite und Lebensdauer für Lithium-Ionen-Batterien wurde in den vergangenen zwölf Monaten eine Reihe von Teilaspekten vom Spartacus-Projektteam bearbeitet. Jetzt können die einzelnen Komponenten zu einem Komplettsystem zusammengefügt werden.
Spartacus – die Abkürzung steht für „Spatially resolved acoustic, mechanical and ultrasonic sensing for smart batteries“. In dem Forschungsprojekt soll eine multifunktionelle Sensor-Array-Technologie für Batterien entwickelt werden, die den Batteriemanagementsystemen die relevanten Daten für ein zustandsabhängig optimales Laden und Entladen übermittelt. Das Projekt fokussiert sich auf mechanische und akustische Sensoren, ergänzt durch elektrochemische Impedanzmessungen und Temperatursensorik. Mit der Spartacus-Sensorik sollen Fehler und negative Einflüsse auf die Batterielebensdauer und -leistungsfähigkeit frühzeitig entdeckt werden.
Vor einem Jahr hat das Spartacus-Projektteam seine Arbeit gestartet. Das Ziel: Zukünftig das Ausnutzen von bisher brachliegenden Reserven im Batteriemanagement durch ein umfassendes Batterie-Monitoring abzusichern. Dadurch sollen Ladezeiten um bis zu zwanzig Prozent reduziert werden können, ohne Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu beeinträchtigen. „Dafür hat das Spartacus-Projekt in vieler Hinsicht Neuland betreten“, wie Koordinator Gerhard Domann vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC erklärt.
So seien nicht nur neue Sensorkonzepte durch die Kombination von akustisch-mechanischen und thermischen Sensoren mit fortschrittlichen Analysemethoden vorbereitet worden, sondern auch die Modellierung der Vorgänge in der Batteriezelle so vorangetrieben worden, dass daraus neue Prognosemodelle für den Batteriezustand und die optimale Steuerung der Ladung möglich werden. „Nach dem ersten Projektjahr haben alle Arbeitsgruppen ihre individuellen Projektarbeiten erfolgreich vorangetrieben, alle Spezifikationen sind definiert. Nun geht es darum, das Puzzle zusammenzusetzen und zu einer erfolgreichen Monitoring-Technologie für Batterien zu verknüpfen“, so Domann weiter.
Damit fängt die zweite Projektphase an, in der die neue Batteriesensorik in genau definierten Versuchsreihen reale Daten liefern wird, die mit den Modelldaten korreliert werden. Auf dieser Basis sollen die verfeinerten Prognosemodelle erarbeitet werden, mit denen zukünftige Batteriemanagementsysteme den Leistungsrahmen der Batterien besser ausschöpfen können. Auf der Green Batteries Conference 2021, die im vergangenen Oktober stattfand, wurden die ersten Projektergebnisse bereits einem größeren Publikum aus Wissenschaft und Wirtschaft vorgestellt und mit großem Interesse aufgenommen.
Fh.-ISC / DE
