Im Rahmen des Projekts „Seeds“ soll der Zusammenhang zwischen der Verspannung und der Lebensdauer von Akkus geklärt werden. Das Fraunhofer-FuE-Zentrum für Elektromobilität Bayern, Teil des Fraunhofer ISC, untersucht anhand von Demonstratorzellen, wie sich (evtl. inhomogene) Modulverspannungen, Druck, Temperatur und Elektrodenpotenzial auf die Lebensdauer und die Leistungsfähigkeit eines Lithium-Ionen-Akkus auswirken. Dafür entwickeln die Wissenschaftler nach Angaben des Fraunhofer ISC „intelligente“ Zellen, die diese Einflussfaktoren ortsaufgelöst zellintern während des Betriebs messen können.
Für die Untersuchungen liefert das Fraunhofer ISC einen neuen Akkuprototypen. Die Sensorik wird nach Angaben des Instituts direkt in die Lithium-Ionen-Zellen integriert. Sie ermittelt kontinuierlich den Zustand des gesamten Zellverbunds in Hinblick auf Lade- und Alterungsverhalten und gibt Auskunft darüber, wie sich verschiedene Betriebsbedingungen auf die Zellen auswirken. Als Druckmesser werden Sensoren verwendet, die sich aufgrund ihrer geringen Bauhöhe ideal für den Einbau in Zellmodule eignen und durch Verformung Druck- oder Krafteinwirkung messen.
Projektpartner entwickeln Handlungsempfehlungen für Auslegung und Konstruktion von Zellen
Zur Fertigung der intelligenten Zellen verfügt das Fraunhofer ISC über halbautomatisierte Fertigungsprozesse unter definierten Klimabedingungen. Die Elektroden werden vor Ort kontinuierlich per Rolle-zu-Rolle-Anlage im Reinraum beschichtet. Zum Vergleich werden Akkumodule aus kommerziell erhältlichen Zellen aufgebaut und im tatsächlichen Betrieb getestet. Anschließend soll eine umfangreiche Post-Mortem-Analyse z. B. konstruktionsbedingte lokale Verspannungen identifizieren. Aus den Resultaten der zellinternen Sensorikuntersuchung und der Post-Mortem-Analyse werden Handlungsempfehlungen für die Auslegung und Konstruktion von Zellen und Speichersystemen entwickelt.
Im Rahmen des Projekts Seeds entsteht Forschungs- und Demonstrationsplattform
Das Projekt Seeds deckt neben dem Themenfeld „Gleichstrom-Netze und elektrische Speicher“ noch drei weitere Themenfelder ab: Versorgungsnetzsimulatoren, Gas-Strom-Kopplung und Kältesysteme. Neben dem Fraunhofer ISC sind das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB und das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS beteiligt. Im gemeinsamen Projekt Seeds bauen die Forschungspartner eine einzigartige Forschungs- und Demonstrationsplattform für lokale, intelligente Energiesysteme auf, die verschiedene Technologien und Energieformen – Strom, Wärme, Kälte und Wasserstoff – in einem optimierten Gesamtsystem vereint. Ein Fokus liegt dabei auf erneuerbaren Energien.