Bergische Uni Wuppertal Ein zweites Leben für Lithium-Ionen-Batterien
Wuppertal · Beim Übergang von Verbrennungsmotoren zu Elektrofahrzeugen und dem wachsenden Einsatz von leichten Elektrofahrzeugen (Light-Electric-Vehicles, LEVs) nehmen Lithium-Ionen-Batterien eine immer wichtigere Rolle ein. Wie die Computertomographie (CT) genutzt werden kann, um deren Alterung untersuchen und Weiterverwendung zu bewerten, wird aktuell von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Bergischen Universität Wuppertal erforscht.
Mit zunehmender Relevanz der Elektrofahrzeuge und LEVs gewinnt auch die Frage nach den Umweltauswirkungen dieser Fahrzeuge immer weiter an Bedeutung.
„Die Lebensdauer der verbauten Batteriezellen ist begrenzt, da die Nutzungsanforderungen irgendwann nicht mehr erfüllt werden können. Für eine Anwendung mit geringeren Anforderungen können gealterte Batterie in einem zweiten Leben jedoch weiterhin nutzbar sein“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Stefan Bracke vom Lehrstuhl für Zuverlässigkeitstechnik und Risikoanalytik, der das Forschungsprojekt leitet.
Um eine solche Weiterverwendung in einem sogenannten Second-Life zu ermöglichen, ist es jedoch notwendig, die Alterung aufgrund der schleichenden Verringerung der Kapazität einer Batterie zu erfassen, zu beurteilen und zu quantifizieren. „Auf diese Weise können Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit der Batterie und auf sicherheitsrelevante Aspekte gezogen werden“, so Bracke.
Im Rahmen des Forschungsprojekts „Re-Use von Batteriezellen: CT-Analyse von Lithium-Ionen-Batterien zur Beurteilung von funktions- und sicherheitskritischen Merkmalen für die zweite Lebensphase (RELIBRE)“ wird nun erforscht, wie die Computertomographie genutzt werden kann, um Zusammenhänge zwischen der Nutzung und der Alterung von Batteriezellen zu analysieren.
Mit Computertomographie die Alterung von Batteriezellen analysieren
„Die Computertomographie bietet die Möglichkeit, das Innere von Batteriezellen bildgebend zu untersuchen, ohne die Batterie öffnen zu müssen. Dadurch lassen sich verschiedene Veränderungen im Inneren der Batteriezelle, die einen Einfluss auf die Alterung, besitzen, zerstörungsfrei sichtbar machen. Dies erlaubt eine präzisere Untersuchung des Alterungszustandes der Batterie, wodurch die Second-Life Fähigkeit einer Batterie besser eingeschätzt und die Auswahl eines Einsatzszenarios optimiert werden kann“, so Professor Bracke.
Ein besonderer Fokus des Projekts liegt auf den Wechselwirkungen zwischen der Nutzung der Batterien im ersten Lebenszyklus und den beobachtbaren Veränderungen durch Herstellung und Gebrauch. Mit statistischen Methoden sollen Zusammenhänge analysiert werden, um Rückschlüsse auf die Alterungsprozesse und deren Ursachen ziehen zu können.
Das Projektkonsortium besteht aus Partnern der Wirtschaft und Wissenschaft: Der Hersteller und Dienstleister von industriellen Computertomographen diondo GmbH ist Konsortialführer und für die Entwicklung standardisierter CT-Messmethoden und der CT-Untersuchungen von Batteriezellen verantwortlich, während der zertifizierte Entsorgungsfachbetrieb elorec GmbH für die Vermessung und Untersuchung der Batteriezellen im Ist-Zustand und die Analyse des Qualifizierungspotenzials komplementärer, zerstörungsfreier Batterieprüfverfahren verantwortlich ist. Dieses Vorhaben wird von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) insgesamt mit rund 140.000 Euro gefördert.
