E-Mobilität 14. Jul 2021 Von Peter Kellerhoff

Kleine Batterie, höhere Energiedichte

Laserbasiertes Verfahren verbessert Ladefähigkeit von Batterien


Foto: Peter Kellerhoff

Forscher der Hochschule Aalen haben ein Patent angemeldent, um die Schnellladefähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien zu verbessern. Das Patent ist ein Ergebnis des Forschungsvorhabens namen „structur.e“ an der Hochschule Aalen. In diesem Projekt beschäftigen sich die beiden Forscherteams vom LaserApplikationsZentrum (LAZ) und dem Institut für Materialforschung (IMFAA) Aalen mit der Frage, wie sie die Schnellladefähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien verbessern können – etwa um lästige Wartezeiten an den Ladesäulen für Elektroautos zu verkürzen. Sie setzen dabei unter anderem auf ein laserbasiertes Verfahren.

Verdichtete Elektroden laden schlechter

Max-Jonathan Kleefoot und Jens Sandherr sind die beiden Doktoranden am LAZ und am IMFAA, die seit 2019 beim Projekt forschen. Sie erläutern, worum es genau geht: „Eine Batterie sollte möglichst klein sein und dennoch möglichst viel Energie speichern können.“ Presse man die Elektroden im Innern einer Batterie zusammen und verdichte diese, passe – vereinfacht gesagt – mehr elektrische Energie hinein: „Dann steht man aber schon vor der nächsten Herausforderung: Die Batterie enthält nun zwar mehr Energie auf einem kleineren Volumen, lässt sich aber dafür schlechter wieder aufladen.“

Der Markt für Batterien wächst rasant

Vor allem die Autoindustrie brauche für den wachsenden Markt der Elektromobilität Traktionsbatterien, die möglichst viel Energie in möglichst kurzer Zeit aufnehmen könnten. Wie schafft man es also, mehr Energie in noch kürzerer Zeit in eine solche Batterie zu bekommen? So lautet übersetzt die Fragestellung, an der die Hochschule Aalen im Rahmen des Forschungsvorhabens „structur.e“ mit neun weiteren Kooperationspartnern – etwa dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), dem Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung (ZSW) und der Trumpf Laser GmbH – arbeitet. Projektkoordinator des vom Bundesministerium für Wirtschaft (BMWi) geförderten Projekts ist die VW AG.

Laser raut Elektrodenoberfläche auf

Kleefoot und Sandherr haben auf der Suche nach der Antwort eine ganze Reihe von Versuchen durchgeführt: „Wir haben mit dem Laser die Oberflächen der Elektroden im Innern der Batterien aufgeraut und perforiert, um den Austausch der Lithium-Ionen zwischen den Elektroden beim Be- und Entladen zu verbessern“, erklärt Kleefoot. Untersuchungen zur Schnellladefähigkeit deuten darauf hin, dass die so bearbeiteten Batterien spürbar schneller geladen werden können.

Auch nachfolgende Prozessschritte werden vereinfacht

„Die Ergebnisse sind äußerst vielversprechend“, zieht auch Volker Knoblauch eine positive Zwischenbilanz. Der Professor ist Projektleiter des Vorhabens und Mitglied der Institutsleitung des IMFAA der Hochschule Aalen. Ein weiterer positiver Nebeneffekt, der sich durch die Laserbearbeitung der Batterieelektroden abzeichne, sei die Zeitersparnis bei nachfolgenden Prozessschritten der Zellherstellung, so Knoblauch. Mehr wollen die Forscher dazu allerdings noch nicht sagen – zu frisch sind diese Ergebnisse. Im weiteren Projektverlauf sollen die bislang überwiegend an Laborzellen erarbeiten Ergebnisse nun auf größere Zellen übertragen und so die nächsten Schritte zu einer möglichen Industrialisierung des Verfahrens gegangen werden.

Ein Beitrag von:

Stellenangebote

EnBW Energie Baden-Württemberg AG

Ingenieur im Teilprojekt "Innerparkverkabelung (IAG)" für Offshore Windparks (w/m/d)

Hamburg
EnBW Energie Baden-Württemberg AG

Ingenieur der Elektrotechnik für Offshore-Wind (w/m/d)

Hamburg
Hochschule Biberach Biberach University of Applied Sciences

W 2-Professur Projektsteuerung und Projektmanagement Bau

Biberach
FH Aachen

Professur "Mechatronik mit Schwerpunkt Systems Engineering"

Aachen
Landtag Nordrhein-Westfalen

Stellvertretende Referatsleitung in Verbindung mit der Leitung des Sachbereichs "Technische Gebäudeausrüstung (TGA)" (m/w/d)

Düsseldorf
Technische Hochschule Deggendorf

Professur (d/m/w) für das Lehrgebiet "Digitales Baumanagement"

Pfarrkirchen
Hochschule Kempten

Professur (m/w/d) Geoinformatik

Kempten
Technische Universität Darmstadt

Gastprofessuren für Talente aus der Industrie

Darmstadt
Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes

W2-Professur für Mechatronische Konstruktionen

Saarbrücken
Hochschule für angewandte Wissenschaften München

Professur für Technische Informatik - Schwerpunkt Hardware (W2)

München
Zur Jobbörse

Das könnte Sie auch interessieren

Empfehlungen des Verlags

Top 5 aus der Kategorie Mobilität