24.04.2020 • Energie

Wie Batterien länger fit bleiben

Battery LabFactory der TU Braunschweig öffnet neue Batterie-Diagnosestraße.

An der Battery LabFactory Braunschweig (BLB) entsteht eine Batterie-Diagnosestraße. In dieser neuen Labor­einheit wird untersucht, wie Batterie­zellen altern und wie diese länger fit bleiben. Mit den gewonnenen Daten können 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 Euro aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung. Die BLB ist ein Forschungs­zentrum der TU Braunschweig. 
 

Abb.: Arbeit an einer Glovebox in der Battery LabFactory (Bild: M. Glasserman /...
Abb.: Arbeit an einer Glovebox in der Battery LabFactory (Bild: M. 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. Damit können die Güte von Produktions­parametern im Zusammenhang mit der Zell-Anwendnung, also der Art der Belastung bei der Nutzung, in Zusammenhang gebracht werden. Die Braunschweiger Forscher erhalten so 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.

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 Forscher Veränderungen an Elektroden, Elektrolyt und Separatoren in physikalisch-elektrochemischen Analysen. Hier geht es um klimatische, mechanische, chemische, elektrische und elektrochemsiche 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. 

TU Braunschweig / DE
 

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