Querschnitt einer Rundzelle.
Fraunhofer ISC
Schon bei der Produktion und beim Transport werden Batterien mechanisch belastet, im Betrieb kommen Vibrationen, Stöße oder Schockimpulse beim Überfahren von Hindernissen oder beim Herunterfallen sowie Volumenänderungen der Batterieelektroden beim Laden und Entladen hinzu. Diese Faktoren, die zur Batteriealterung beitragen, sind im Gegensatz zum Zusammenhang zwischen Temperatur und Akkuleistungsfähigkeit noch wenig erforscht.
Das Ende 2017 gestartete Verbundprojekt "Revisedbatt – Resonanz, Vibration, Schockbelastung, externe Krafteinwirkungen und Detektion für Lithium-Ionen-Batterien" möchte die kurz- und langfristigen Auswirkungen mechanischer Belastungen auf Batterien erforschen. Rund-, Folien-, und prismatische Zellen in Stahl- oder Aluminiumgehäusen werden dafür in statischen und dynamischen Belastungsszenarien getestet und auf Schäden untersucht. Diese können bei äußeren mechanische Belastungen oder bei periodischen Druckkraftschwankungen im Inneren der Batteriemodule beim charakteristischen Anschwellen der Zellen während des Ladevorgangs entstehen.
Umgang mit Batterien verbessern
Unter der Leitung des Fraunhofer FuE-Zentrums Elektromobilität des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC in Würzburg sollen die Vorgänge in den Batteriezellen und -modulen identifiziert werden, die nach einer mechanischen Belastung auftreten und Alterungseffekte und Schäden bei Lithium-Ionen-Batterien hervorrufen. Daraus können Handlungsempfehlungen für Hersteller und Anwender erarbeitet werden, um frühzeitige Schäden in Zukunft zu vermeiden oder besonders robuste Zelltypen zu identifizieren. Auch neue Methoden zur Online-Schadensdetektion und -lokalisation sollen entwickelt werden, um sie in Batteriemanagementsysteme zu integrieren.