Forschung für die Energiewende: Fraunhofer HHI nimmt solarbetriebenes Batterietestzentrum in Betrieb

18. November 2021

Die Abteilung „Faseroptische Sensor Systeme“ des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) am Standort Goslar in Niedersachsen hat Ende Oktober ein neues Batterietestzentrum in Betrieb genommen. Es befindet sich in einer ehemaligen Erzaufbereitungsanlage im Harz in der Nähe des Instituts. Durch Upcycling konnten die Forschenden das jahrelang leerstehende Industriegebäude in ein hochmodernes Labor verwandeln. Sie haben ausrangierte Solarzellen auf dem Dach des Gebäudes installiert. Der so generierte Solarstrom wird in ausrangierten Batterien, die noch eine gute Leistungsfähigkeit besitzen, sogenannten Second-Life-Batterien, gespeichert und für die Tests genutzt. Auf diese Weise hat das Team ein energieautarkes, ressourcenschonendes Testzentrum für Batterieversuche geschaffen.

Der Fokus der Forschungsarbeiten im neuen Batterietestzentrum ist der sichere Umgang mit Akkus. Dieses Thema wird vor allem im Zuge der Energiewende immer wichtiger. Lithium-Ionen-Batterien sind dabei die beste Lösung für Anwendungen mit hohem Energiebedarf. Sie sind allerdings empfindlich gegenüber Überladungen sowie Hitze- und Kälteeinwirkungen. Bereits bei einer Temperatur von 70 bis 90 Grad Celsius fangen erste Batterieteile an sich chemisch zu zersetzen. Ab einer Temperatur von 130 Grad Celsius kommt es zu einer starken und schwer zu kontrollierenden chemischen Reaktion, welche den Brand mit Sauerstoff und brennbaren Substanzen versorgt.

Diese Art von Batteriebränden bedeuten stunden- oder tagelanges Löschen, eine Menge verunreinigtes Wasser und viele giftige Gase. Das Fraunhofer HHI-Team in Goslar arbeitet an Methoden, um diese Brände schneller unter Kontrolle zu bringen und so die Verunreinigung von Luft und Kontamination von Wasser zu minimieren.

Unter kontrollierten Umständen überhitzen die Forschenden dafür eine Zelle der Batterie. Beginnt die Batterie zu brennen, wird sie sofort mit einem speziellen Wasser-Chemikalien-Gemischt über eine Sprinkleranlage gelöscht. Diese Methode kann den Batteriebrand in wenigen Minuten beenden und so weiteren Schadenverhindern. Zusätzlich spart das System Wasser ein und stößt weniger gifte Dämpfe aus. Die Sprinkleranlage ist vielfältig einsetzbar.

Der entscheidende Faktor dieser Sprinkleranlage ist, dass sie rechtzeitig zum Einsatz kommt. Dies passiert über Sensor- und Analysesysteme, die auf die Zustandsevaluierung von Energiespeichern spezialisiert sind. In diesem Bereich bietet die Abteilung „Faseroptische Sensorsysteme“ mit ihrer Forschungsgruppe „Energiespeichersensorik“ langjährige technologische Kompetenz. Die Gruppe entwickelt Messsysteme, die Zustandsänderungen genau erfassen.

Das Fraunhofer HHI kooperiert im Bereich Batterietestung mit zahlreichen Partnern aus der Wirtschaft. VW und Porsche Engineering lassen ihre Batterien im neuen Testzentrum bereits testen.