Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE| Laufzeit: | 05/2021 - 10/2026 |
| Auftraggeber / Zuwendungsgeber: |
Dieses Projekt wurde von dem Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon Europe der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nº 101104028 gefördert. |
| Kooperationspartner: | Institutt for Energieteknilkk, Universitetet i Oslo , Universidad del Pais Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea, Polykey Polymers SL, Uppsala Universitetet, Kemijski Institut, Univerzita Pardubice, Asociacion Instituto Tecnologico de la Energia, IFE Invest |
| Webseite: | salamander-eu.com |
| Projektfokus: |       |
SALAMANDER
Smart Sensors and Self-Healing Functionalities Embedded for Battery Longevity with Manufacturability and Economical Recyclability
Konzept und Betriebszyklus im SALAMANDER-Projekt mit Sensoren und Selbstheilungsfunktionalitäten.
Partner aus sieben Europäischen Staaten forschen gemeinsam im SALAMANDER-Projekt.
Forscher des SALAMANDER-Projekts beim Kickoff Meeting in Lillestrøm.
Im Rahmen des SALAMANDER-Projekts werden Sensoren (embedded sensors) und Selbstheilungsfunktionalitäten für Li-Ionen-Batterien (LIB) entwickelt und in diese integriert, um Qualität, Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu verbessern.
Ermöglicht wird dies durch smarte Eigenschaften der Batterie die, getriggert durch interne Sensorik oder Auswertung der Betriebsdaten im Batteriemanagement, Indikatoren für ihre eigene Degradation analysiert und selbständig mit externen Stimuli reagiert, um bei Bedarf Selbstheilungsfunktionalitäten auszulösen.
Um dieses Ziel zu erreichen, sieht das Projekt verschiedene Arten von Sensoren mit zwei Selbstheilungsfunktionalitäten vor, um den bedrohlichsten und schädlichsten Reaktionen entgegenzuwirken, die in einer typischen LIB auftreten.
Um das Ziel der BATTERY 2030+ Initiative für eine wettbewerbsfähige und nachhaltige Wertschöpfungskette in der europäischen Batterieindustrie und die Kreislaufwirtschaft zu stärken sind disruptive Maßnahmen wie im Projekt SALAMANDER nötig, um die Lebensdauer von Batterien massiv zu erhöhen.
Ein gedrucktes Widerstandssensor-Array auf der Silizium-Kohlenstoff Verbundanode ermöglicht es Risse im Material zu detektieren. Selbstheilende Polymere, die thermisch aktiviert werden können ermöglichen es den Selbstheilungsvorgang auf der Anode zu initiiere und die Silizium-Nanopartikel wieder zu binden.
Die Degradation auf der Kathode entsteht durch das Ablösen von Mn-Ionen aus der LiNiMnCoO2(NMC)-Kathode. Dieser Prozess wird durch einen elektrochemischen Sensor, der auf dem Separator aufgebracht ist, erkannt. Sobald dies geschieht, wird thermisch ein Prozess ausgelöst, der sogenannte Fängersubstanzen freisetzt. Diese Substanzen dienen dazu, die freigesetzten Mn-Ionen wieder zu binden.
Die Sensoren und Materialien werden zu Zellen verbaut und mit einem Batteriemanagementsystem zu einem Batteriemodul integriert.
Im Rahmen des SALAMANDER-Projekts liegt die Entwicklung des Batteriemanagementsystems in der Verantwortung des Fraunhofer ISE. Dieses BMS überwacht kontinuierlich die Sensoren und verfügt über die Fähigkeit, als zentrale Steuereinheit gezielt eine Erwärmung der Zelle einzuleiten, um die Selbstheilungsfunktionen zu aktivieren. Dieser Vorgang wiederum unterliegt der Kontrolle eines in die Zelle integrierten Temperatursensors.
Alle Vorgänge werden im Projekt von den Forschungsgruppen auch simulativ betrachtet. Unabhängig vom Auslesen der Sensoren ist im BMS ein physikalisch basiertes Batteriemodell integriert, das die Vorgänge nachbildet und Degradationsvorgänge über das Erfassen der gewöhnlich zur Verfügung stehenden Betriebsdaten ermöglicht.
Das Projekt wird durch eine umfassende Lebenszyklus-Bewertung abgerundet. Diese stellt nicht nur die Wiederverwertbarkeit der Salamander-Batterien sicher, sondern bewertet auch den quantitativen Einfluss auf die Umweltverträglichkeit der Batterien, der sich durch die Lebensdauerverlängerung im Rahmen des SALAMANDER-Projekts ergibt.