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Vervierfachung der Ladezyklen

Siemens-Forscher entwickeln sichere Lithium-Ionen-Chemie für 20.000 Ladezyklen

5. November 2014, 15:02 Uhr | Hagen Lang

Siemens-Forscher entwickelten in dem vom deutschen Wirtschaftsministerium geförderten Verbundprojekt Eigensichere Batterie (EiSiBatt) eine neue Zellchemie zur Anwendungsreife weiter. Damit sind erstmals Lithium-Ionen-Batterien möglich, die auch bei Überladung sehr sicher sind und deren Ladezyklenzahl mit 20.000 weit über dem bisherigen Spitzenwert von rund 5000 liegt.

Mit neuen Materialien und Simulationsmodellen haben Siemens-Forscher aus Chemnitz und Erlangen eine neue Zellchemie zur Anwendungsreife entwickelt, mit der Lithium-Ionen-Batterien mit 20.000 anstatt bisher 5.000 Ladezyklen möglich werden.

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Der Anwendungsbereich der vom Bundeswirtschaftsministerium im Verbundprojekt Eigensichere Batterie (EiSiBatt) geförderten Technologie soll von Kleinspeichern für Hörgeräte über mittelgroße Speicher für Krananlagen und Werkzeugmaschinen bis zu Großspeichern für Stromnetze reichen.

Aus Lithiumtitanat statt aus Graphit bestehen die neuen Zellanoden, bei den Kathoden kommt Lithiumeisenphosphat statt Lithiummetalloxid zum Einsatz. Zur Simulation der Vorgänge in Großspeichern, bei denen Hunderte der neuen Zellen zusammengeschaltet sind, entwickelten Mitarbeiter der Siemens-Forschung Corporate Technology in Erlangen ein Modell, das das Batteriesystemverhalten simuliert und elektrische, thermische sowie mechanische Vorgänge mathematisch erfasst. Dabei wurden neue Erkenntnisse über das Batterieverhalten beim Einsatz in der Frequenzregulierung und Stabilisierung von Stromnetzen gewonnen.

Das die Zelladung aussteuernde Batteriemanagementsystem wurde von Ingenieuren bei der Siemens AG Drive Technologies Division in Chemnitz entwickelt. Eine Siemens-Simotion-Steuerung analysiert die Spannungs- und Temperaturwerte der Zellen. Diese Software kann damit auch weitere Aufgaben übernehmen, wenn die Batterie zum Beispiel in ein Stromnetz oder einen Antriebsverband integriert wird. Momentan wird die Technologie in einem Demonstrator getestet. Kooperationspartner Siemens waren Experten des Spezialchemieunternehmens Clariant, des Batterieherstellers Leclanché und des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW).