Wenn die Batterie schlapp macht Diagnosestraße zur Untersuchung von Batteriealterungsmechanismen geplant

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 Die Wissenschaftlerinnen und 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 Technischen Universität  Braunschweig im Forschungsschwerpunkt Mobilität.

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 Forscherinnen und 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 Zelllen bestimmten Betriebssenarien 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 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.

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.