Sichere und einheitliche Elektromobilität – eine Sache, von der sicherlich viele Akteure im Bereich der E-Mobilität profitieren können. Aus diesem Grund entwickeln die Technische Universität Braunschweig und die Tongji Universität in Shanghai gemeinsam Prüf- und Standardisierungsverfahren für Batterien, um den Einsatz von Akkus in Elektrofahrzeugen zu optimieren. Unter dem Projekttitel „BaSS“ – Batterie-Sicherheits-Standardisierung – geführt, nimmt man sich diesem Thema an. Gefördert wird dieses Projekt Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit einer Million Euro.
Die Batterie gilt als Schlüsselkomponente für die Entwicklung wettbewerbsfähiger E-Fahrzeuge auf dem Markt. Zukünftig werden größere Energiemengen auf möglichst geringem Raum angeordnet. Sogenannte Pouchzellen, die vergleichsweise dicht gepackt werden können, sind zum Aufbau eines bauraumoptimierten Batteriespeichers geeignet. Derzeit gibt es allerdings eine Vielzahl an unterschiedlichen Formaten an, was eine effiziente und nachhaltige Gestaltung beeinträchtigt. Des Weiteren haben die Zellhersteller noch mit länderspezifischen Zulassungsanforderungen zu kämpfen. Eine einheitliche Batteriekonfiguration über alle Märkte hinweg scheint daher eher schwierig.
Gemeinsam mit dem chinesischen Partner hat es sich die TU Braunschweig zum Ziel gesetzt, neben der Entwicklung neuer Zellkomponenten die Standardisierung von Formaten und Sicherheitsprüfverfahren voranzutreiben. Gemeinsam wollen sie die derzeitige Bewertung der Sicherheit von einzelnen Zellen, Zellverbünden und kompletten Speichersystemen vereinheitlichen.
Einheitliches Zertifizierungsverfahren soll Tests erleichtern
Gemeinsam betrachten wird man unter anderem den sogenannten „Nail-Penetration-Test“, der das Verhalten einer Zelle infolge mechanischer Beschädigungen oder fehlerhafter Produktion verdeutlicht. Das Prüfverfahren simuliert durch das Einstechen eines Nagels in die geladene Zelle einen lokalen Kurzschluss. Dieser führt zur Freisetzung der gespeicherten Energie. Insbesondere die ablaufenden exothermen chemischen Reaktionen zwischen den verschiedenen Zellbestandteilen können zu einem selbst verstärkenden Wärme produzierenden Prozess (Thermal Runaway) führen. In Verbindung mit hochentzündlichen Elektrolyten können daraus Brände oder sogar Explosionen, die die Zelle zerstören, entstehen.
Die TU Braunschweig, als auch die Tongji Universität in Shanghai möchten im Rahmen des BaSS-Projektes ein einheitliches Zertifizierungsverfahren. Hierdurch soll durch eine Harmonisierung verschiedener Testkonfigurationen mit weniger Tests ausgekommen werden. Da man nicht mehr auf verschiedene nationale und internationale Normen mit unterschiedlichen Testkonfigurationen achten muss.
Normungsvorbereitung für Pouchzellen
Des Weiteren haben sich die Forscher zum Ziel gesetzt, durch geeignete Produktionsverfahren und Sicherheitsmechanismen die Gefahren von Pouchzellen auf ein einheitliches Minimum zu reduzieren. Denn eins sollte klar sein, bereits der Brand einer einzelnen Zelle kann sich auf das Gesamtfahrzeug ausweiten, wodurch erhebliche Gefahren für die Insassen entstehen.
Parallel zu den Standardisierungsbestrebungen entwickeln beide Forschungspartner Zellkomponenten für künftige Standard-Pouchzellen mit einheitlichen Formaten und zusätzlichen Sicherheitsmechanismen. Eine Normungsvorbereitung für den europäischen und chinesischen Markt kann Entwicklungszyklen beschleunigen und so den Weg für leistungsfähigere und kostengünstigere Elektrofahrzeuge bereiten. Die Forscher arbeiten eng mit den Normungsgremien VDE/VDI zusammen, deren Aufgabe die Entwicklung und Etablierung neuer Normen ist.
Quelle: Technische Universität Braunschweig – BMBF fördert Kooperation für sichere und einheitliche Elektromobilität
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