Spartacus: Fortschritte bei Forschung zu Akku-Sensoren

Rund ein Jahr nach der Initiierung des Forschungsprojekts „Spartacus“ zur Entwicklung von fortschrittlichen Sensoren und Zellmanagementsystemen für Batterien haben die Projektbeteiligten eine erste Zwischenbilanz gezogen. Als Projektkoordinator agiert das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung in Würzburg.

„Spartacus“ steht für „Spatially resolved acoustic, mechanical and ultrasonic sensing for smart batteries“ und ist Teil der EU-Forschungsinitiative „Batterie 2030+“. Bei dem Projektstart im vergangenen Jahr sprachen die Forscher davon, sich durch die Entwicklung einer „multifunktionellen Sensor-Array-Technologie“ für Batterien um bis zu 20 Prozent reduzierte Ladezeiten zu erhoffen – ohne dass dafür die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Akkus leidet. Das Ziel: bisher brachliegende Reserven im Batteriemanagement durch ein umfassendes Batterie-Monitoring ausnutzen.

Dazu soll die zu entwickelnde Technologie Batteriemanagementsystemen relevante Daten für ein zustandsabhängiges, optimales Laden und Entladen übermitteln. Dabei fokussieren sich die Projektpartner auf mechanische und akustische Sensoren, ergänzt durch elektrochemische Impedanzmessungen und Temperatursensorik. In den vergangenen zwölf Monaten habe man eine Reihe von Teilaspekten bearbeitet, jetzt könne man die einzelnen Komponenten zu einem Komplettsystem zusammenfügen, heißt es als Zwischenfazit in einer begleitenden Mitteilung des Fraunhofer ISC.

Laut Koordinator Gerhard Domann vom Fraunhofer ISC sind bisher nicht nur neue Sensorkonzepte (…) mit fortschrittlichen Analysemethoden vorbereitet worden, sondern „es ist 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.“ Alle Spezifikationen seien definiert. Nun gehe es darum, das Puzzle zusammenzusetzen und zu einer erfolgreichen Monitoring-Technologie für Batterien zu verknüpfen.

In der zweiten Projektphase soll die neue Batteriesensorik nun in Versuchsreihen reale Daten liefern, die mit den Modelldaten korreliert werden. Auf dieser Basis wollen die Wissenschaftler verfeinerte Prognosemodelle erarbeitet, mit denen zukünftige Batteriemanagementsysteme den Leistungsrahmen der Batterien besser ausschöpfen sowie Fehler und negative Einflüsse auf die Batterielebensdauer und -leistungsfähigkeit frühzeitig entdecken können.

Neben dem Fraunhofer-Institut ISC sind an Spartacus die Forschungseinrichtungen CEA aus Frankreich, das CSEM aus der Schweiz, die Vrije Universität Brüssel und die Fundacion Cidetec aus Spanien beteiligt. Aus der Industrie sind Arkema und ElringKlinger mit an Bord. Die EU stellt für das bis Ende August 2023 laufende Projekt gut 3,8 Millionen Euro bereit.

Spartacus ist im September 2020 zusammen mit sechs weiteren Projekten im Zuge der europäischen Forschungsinitiative BATTERY 2030+ angelaufen. Das sektorübergreifende Großprojekt gehört zu den umfangreichen Initiativen auf diesem Feld. Es ist Teil der Europäischen Batterie-Allianz, die Maroš Šefčovič, Vizepräsident der Europäischen Kommission, 2017 ins Leben gerufen hatte.

BATTERY 2030+ wurde im März 2019 angestoßen und bringt Akteure aus der wissenschaftlichen sowie industriellen Batterieforschung und -technik zusammen. Die Kerngruppe umfasst 17 Organisationen aus neun europäischen Ländern, die Koordination liegt bei Kristina Edström, Professorin für Anorganische Chemie an der Universität Uppsala. Im April 2020 hatte die Gruppe die langfristige Roadmap für die Entwicklung nachhaltiger Batterietechnologien vorgestellt.
isc.fraunhofer.de