HiT-Cell

 

Entwicklung einer temperaturstabilen Lithium-Ionen-Zelle

Motivation

Aktuell verfügbare Batteriezellen erfordern gerade bei Anwendungen mit hohen spezifischen Leistungen eine aufwändige Peripherie für das thermische Management. Das Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung einer Batteriezelle, welche mit deutlich weniger Aufwand in Hochleistungsanwendungen integriert werden kann. Dafür werden verschiedene aktive und inaktive Komponenten des Energiespeichers auf ihre thermische Stabilität hin optimiert. Das Ergebnis ist eine Lithium-Ionen-Batteriezelle der nächsten Generation, die bei deutlich höheren Temperaturen betrieben werden kann und deren Integration ins Gesamtsystem weniger Peripheriekomponenten und –komplexität erfordert. Auf diese Weise sollen neue Anwendungsfelder erschlossen werden, bei denen eine starke Kühlung aus technischen oder ökonomischen Gründen nicht möglich ist. Dabei stehen die Stabilität der Lithium-lonen-Batteriezelle bei erhöhten Temperaturen und die technische und wirtschaftliche Umsetzbarkeit im Fokus des Projektes.

Forschungsziele

In diesem Forschungsvorhaben sind mehrere Arbeitsziele definiert: Die thermisch anfälligsten Zellkomponenten, der Elektrolyt und der Separator, werden schrittweise optimiert und für Hochtemperaturanwendungen ausgelegt. Auch Variationen in der Kontaktierung der Batteriezelle sowie der Positionierung der Stromableiter werden hinsichtlich des thermischen Einflusses untersucht.

Dafür werden einlagige Laborpouchzellen aufgebaut und auf ihr Verhalten bei hohen Temperaturen untersucht. Auch kommerziell verfügbare Systeme werden verglichen. Im Anschluss an die Belastungstests werden die Laborzellen geöffnet und die Komponenten im Post-Mortem-Labor analysiert. Darauf aufbauend wird die Integration der optimierten Materialien in eine Vollzelle untersucht. Dabei werden mit den identifizierten Materialien sowohl zylindrische Zellen als auch Pouchzellen gefertigt. Zusätzlich soll der Einfluss der Geometrie auf die Wärmeableitung der Zellen validiert werden. Gerade für die thermische Ankopplung an aktive und passive Kühlperipherie ist die Geometrie der Stromableiter von entscheidender Bedeutung. Die entwickelten Lösungen sollen ebenfalls ökonomisch mit aktuell verfügbaren Kühlkonzepten und Batterietechnologien verglichen werden.

Forschungs- und Projektpartner

• EAS Germany GmbH (Projektkoordinator)
• ISEA – Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe der RWTH Aachen
• PEM – Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components der RWTH Aachen
• MEET – Münster Electrochemical Energy Technology Forschungszentrum der WWU Münster

     

Laufzeit

01.01.2018 bis 30.06.2021

Förderkennzeichen

3XP0113D

Zuwendungsgeber

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger

Projektträger Jülich (PtJ) | Forschungszentrum Jülich GmbH