Batteriezellen sind in vieler Hinsicht noch eine "Black Box". Neuartige Sensoren sollen künftig Einblicke ermöglichen und schnelleres Laden gewährleisten.

 

Rund ein Jahr läuft nun das Forschungsprojekt "SPARTACUS" im Rahmen der EU-Forschungsinitiative "BATTERY 2030+". Bei Spartacus − die Abkürzung steht für "Spatially resolved acoustic, mechanical and ultrasonic sensing for smart batteries" − soll eine Sensor-Array-Technologie für Batterien entwickelt werden, die den Batteriemanagementsystemen die relevanten Daten für ein zustandsabhängig optimales Laden und Entladen übermittelt.

Das Projekt fokussiert sich auf mechanische und akustische Sensoren, ergänzt durch elektrochemische Impedanzmessungen und Temperatursensorik. Das Ziel: Durch das Ausnutzen von bisher brachliegenden Reserven im Batteriemanagement sollen Ladezeiten um bis zu 20 % reduziert werden können, ohne Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu beeinträchtigen. "Dafür hat das Spartacus-Projekt in vieler Hinsicht Neuland betreten", wie Koordinator Gerhard Domann vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC erklärt.

So seien nicht nur neue Sensorkonzepte durch die Kombination von akustisch-mechanischen und thermischen Sensoren mit fortschrittlichen Analysemethoden vorbereitet worden, sondern auch die Modellierung der Vorgänge in der Batteriezelle so vorangetrieben worden, dass daraus neue Prognosemodelle für den Batteriezustand und die optimale Steuerung der Ladung möglich werden.

"Nach dem ersten Projektjahr haben alle Arbeitsgruppen ihre individuellen Projektarbeiten erfolgreich vorangetrieben, alle Spezifikationen sind definiert. Nun geht es darum, das Puzzle zusammenzusetzen und zu einer erfolgreichen Monitoring-Technologie für Batterien zu verknüpfen", so Domann weiter.

Damit fängt die zweite Projektphase an, in der die neue Batteriesensorik in genau definierten Versuchsreihen reale Daten liefern wird, die mit den Modelldaten korreliert werden. Auf dieser Basis sollen die verfeinerten Prognosemodelle erarbeitet werden, mit denen zukünftige Batteriemanagementsysteme den Leistungsrahmen der Batterien besser ausschöpfen können.