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.
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
