"Jugend forscht 2026"
VDE-Sonderpreis für realitätsnahe Akku-Simulation
Beim Bundesfinale von „Jugend forscht 2026“ wurden zwei Schüler für eine neuartige Simulation zur Alterung von Lithium-Ionen-Batterien ausgezeichnet. Damit könnte es in Zukunft möglich sein, die Ladung und Entladung von Akkumulatoren zu optimieren, wodurch diese langsamer altern.
Arthur Messerschmidt (Justus-Knecht-Gymnasium Bruchsal) und Eric Frommherz (Gymnasium Karlsbad) haben beim Bundeswettbewerb „Jugend forscht“ den Sonderpreis des VDE erhalten. Ausgezeichnet wurde ihr Projekt „Math Battery“, das sich mit der numerischen Simulation der Alterung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren befasst.
Kern ihrer Arbeit ist ein Modellansatz, der sich von bisherigen Simulationen deutlich unterscheidet: Die für elektrochemische Prozesse relevanten Aktivpartikel werden nicht wie üblich als Kugeln, sondern als unterschiedlich geformte Ellipsoide beschrieben. Diese Annahme entspricht eher der realen Mikrostruktur der Materialien, wie sie in mikroskopischen Aufnahmen sichtbar wird.
Nach Angaben der beiden Nachwuchsforscher liefert das Modell insbesondere in kritischen Phasen des Lade- und Entladeprozesses – etwa zu Beginn und gegen Ende – eine gute Übereinstimmung mit den bislang verfügbaren experimentellen Daten.
Ein möglicher Anwendungsbereich ihres Ansatzes liegt in der verbesserten Vorhersage von Alterungsprozessen und damit in der Optimierung von Lade- und Betriebsstrategien für Batterien. Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund der Elektrifizierung im Mobilitäts- und Energiesektor von Bedeutung.
Interdisziplinärer Ansatz
Die Entwicklung der Simulation erfolgte über einen Zeitraum von rund eineinhalb Jahren im Rahmen des Förderprogramms Hector Seminar. Dabei kombinierten die Schüler Methoden aus Physik, Chemie, Elektrotechnik und Mathematik.