An der Battery LabFactory Braunschweig entsteht eine Diagnosestraße zur Untersuchung der Batteriealterung. Mit den dort gewonnenen Erkenntnissen soll die Batterieproduktion gezielt angepasst und Zellen verbessert werden.
Arbeit an einer Glovebox in der Battery LabFactory
Marisol Glasserman / TU Braunschwei
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 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.
Die Diagnosestraße erweitert die bereits etablierte Infrastruktur der Battery LabFactory Braunschweig. Sie soll die reproduzierbare, systematische Alterungsanalyse ermöglichen, da die Strukturen und Daten von den dort produzierten Elektroden und Zellen genau bekannt sind. Damit könnten die Güte von Produktionsparametern im Zusammenhang mit der Zell-Anwendung, also der Art der Belastung bei der Nutzung, in Zusammenhang gebracht werden, so die Forscher. So erhalte man ein detailliertes Verständnis über Mechanismen und Prozesse, die zur Alterung von Batterien und schließlich zum Batterielebensende führen.
Maßgeschneiderte Elektrodenstrukturen und Zellen möglich
Damit ließen sich bestehende Produktionsprozesse und Zellkonfigurationen optimieren, neue Materialien entwickeln und Modelle für Alterungssimulationen erstellen, aus denen sich Lebensdauerprognosen und Nutzungsprofile ableiten lassen. In Zukunft erleichtere 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 sei nötig, da die Aktivmaterialien der einzelnen Batteriekomponenten mit Luft reagieren, so die Forscher.
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 gehe es um klimatische, mechanische, chemische, elektrische und elektrochemsiche Einflüsse. Um den Alterungsmechanismen noch genauer auf die Spur zu kommen, könnten „gealterte“ und neue Komponenten und Materialien wieder zu neuen Zellen zusammengebaut, also reassembliert, werden.