Batterie- und Sensoriktestzentrum (BST) Battery Safety Lab

 

Das Batterie- und Sensoriktestzentrum ist eine Service- und Testeinrichtung, die das Fraunhofer HHI in Goslar gemeinsam mit der Technischen Universität Clausthal betreibt. Wissenschaftlich-technischer Schwerpunkt ist die Batteriesicherheit. Die Infrastruktur wurde mit EFRE-Mitteln des Landes Niedersachsen finanziert und aufgebaut.

Lithiumionenbatterien haben in den letzten Jahren aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Energiedichte bei verschiedensten mobilen Elektronikanwendungen wie Smartphones, Notebooks, Kameras sowie Robotik und Werkzeuge eine rasante und weite Verbreitung gefunden. Aufgrund der von der Bundesregierung initiierten Umstellung auf regenerative Energieträger werden Lithiumionenbatterien zukünftig nicht nur in der Elektromobilität, sondern auch im Bereich der stationären Energiespeicherung einen weiteren großflächigen Einsatz finden. Die Akzeptanz und damit verbunden die erfolgreiche wirtschaftliche Umsetzung dieser neuen Speicherkonzepte, insbesondere für dezentrale Anwendungen in privaten und gewerblich genutzten Gebäuden sowie Großspeicheranlagen, stellt besondere Anforderungen an die Sicherheitskonzepte.

Lithiumionenbatterien speichern einerseits große Energiemengen, auf der anderen Seite können bereits kleinste technische Defekte oder unsachgemäße Behandlung zu einer unkontrollierten Abgabe der chemisch gespeicherten Energie führen, was einen Brand und/oder Explosion zur Folge hat. Neben mechanischen Beschädigungen können insbesondere elektrische Fehler, beispielsweise durch unsachgemäße Ladung und/oder Entladung hervorgerufen, zum Austreten des Elektrolyten und damit zur Abgabe thermischer Energie in Form von Feuer und Explosion führen. Hier ist besonders die hochreaktive Reaktion von Lithium zu berücksichtigen, die auftreten kann, sobald die Verkapselung (also das Hüllenmaterial) der Batterie beschädigt ist. Bereits die Wechselwirkung mit Luftfeuchte kann zu verheerenden Reaktionen führen. Des Weiteren sind Kaskadenreaktion einer defekten Batteriezelle mit den Nachbarzellen in einem Batteriespeichersystem kritisch zu betrachten. Gleiches gilt für die im Fall einer Havarie austretenden Gase, die erheblich gesundheitsgefährdend sind. Hierzu werden am BST geeignete Zellkapselungen, Neutralisationsfilter zur Passivierung der toxischen Gase und Zwischenlagen zur Unterdrückung von Kaskaden entwickelt. Im Battery Safety Lab entwickelt das Fraunhofer HHI neue Sicherheitskonzepte auf der Basis photonischer Sensorik mit der Zielsetzung einer kostengünstigen Produktion und Integration in Lithiumionenbatterien für Anwendungen, die von Konsumerelektronik über Elektromobilität bis hin zu Großspeicheranlagen für die Netzstabilisierung reichen.

Dienstleistungen

Neben der Durchführung von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zum Thema Batteriesicherheit bietet das Fraunhofer HHI hierzu folgende Dienstleistungen an:

  •  Batterie „fuel fire test“ gemäß europäischer Norm E/ECE 324 (Add. 99 Regulation No. 100) für Zellen und Batteriesysteme
  • Beflammungstests von Batteriespeichern
  • Kurzschlusstests
  • Schnelllade- und Überladetests
  • Temperatur- und Dehnungsfeldmessungen
  • Gasanalyse im Havariefall
  • Löschmitteltests
  • Brandschutzprüfungen von Bauteilen

Referenzen

  • DEKRA
  • Stöbich technology GmbH
  • Brandschutz Voß GmbH
  • Power Innovation GmbH

Fotos