Lithium-Batterien

Hoffnungsträger für Elektromobilität und Energieversorgung

20.04.12 | Redakteur: Claudia Otto

Lithium-Batterien finden nicht nur in Elektroautos Anwendung – auch zum Speichern von Wind- und Sonnenenergie sind sie gefragt.
Lithium-Batterien finden nicht nur in Elektroautos Anwendung – auch zum Speichern von Wind- und Sonnenenergie sind sie gefragt. (Bild: Nordex)

Sei es bei der Energieversorgung oder der Elektromobilität – Batterien sind eine Schlüsselkomponente. Auf der Hannover-Messe 2012 stellen Forscher Lithium-Batterien mit verbesserten Eigenschaften vor: Sie sind schnell aufladbar, biegsam, druckstabil oder optimal gekühlt.

Für Elektrofahrzeuge müssen die Batterien sicher, zuverlässig und preisgünstig sein. Vielversprechend sind unter anderem Lithium-Zellen, sie haben die höchste Energiedichte. Doch nicht nur in Elektroautos finden diese Batterien Anwendung – auch zum Speichern von Wind- und Sonnenenergie, für medizinische Untersuchungen oder den Antrieb von Tiefseefahrzeugen sind sie gefragt. Auf der Hannover-Messe stellen Fraunhofer-Forscher Lithium-Batterien für verschiedene Anwendungen vor.

Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien und Superkondensatoren vereint

Forscher am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC im Zentrum für Angewandte Elektrochemie in Würzburg entwickeln eine Batterie, die die Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien und Superkondensatoren vereint. Je nach Anforderung wollen die Wissenschaftler Energiespeicher herstellen, die sie entweder auf die hohe Energiedichte einer Batterie oder auf die hohe Leistungsdichte eines Superkondensators einstellen. Ein Beispiel: Lithium-Ionen-Batterien, die sich um ein Vielfaches schneller aufladen als übliche Batterien.

Eine Temperaturdifferenz von einigen Grad kann auch bei Lithium-Batterien einen riesigen Unterschied machen. Ein ausgeklügeltes Kühlsystem ist daher unerlässlich. Für die Anwendung im Elektroauto haben Forscher am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg ein gut gekühltes Batteriesystem entwickelt: Es besteht aus zwölf flachen Lithium-Zellen, zwischen denen sich jeweils eine fluidumströmte Kühlplatte befindet. Sie sorgen für eine homogene Temperaturverteilung im Batteriemodul und reduzieren den Temperaturanstieg auch bei großen Belastungen auf wenige Grad.

Luftkühlung von Lithium-Ionen-Batterien bietet Vorteile

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie ICT in Pfinztal setzen auf Luftkühlung: Dabei stapeln sie die einzelnen Lithiumzellen aufeinander, getrennt durch schmale Streifen aus einem speziellen Polymerschaum. Ein Ventilator sorgt für die Luftzirkulation. Die Streifen bieten zwei Vorteile: Zum einen entstehen in den Zwischenräumen Kanäle, durch die Luft strömt und die Wärme abtransportiert. Zum anderen ist die Konstruktion sehr stabil, da die Zellen jeweils direkt auf den Schaumstreifen aufliegen.

Üblicherweise sind Lithium-Zellen starr und unbeweglich. Für einige Anwendungen, etwa in der Medizin, sind biegsame Zellen gefragt. Die erste flexible Lithium-Batterie haben Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT in Itzehoe entwickelt: Sie lässt sich verbiegen und verdrehen.

Wie es um die Sicherheit bestimmter Batterien bestellt ist, prüfen Forscher auch am kürzlich eröffneten Batterietestzentrum des ICT. Passen Elektrolyt und Batteriematerialien zusammen? Was passiert, wenn der Elektrolyt zu hohen Temperaturen ausgesetzt wird? Die Forscher untersuchen, wie sich innere Einflüsse, etwa die chemische Zusammensetzung und der Aufbau der Zellen, und äußere Einflüsse, etwa die Umgebungstemperatur, sich auf die Qualität und die Lebensdauer einer Batterie auswirken.

Fraunhofer-Institute auf der Hannover-Messe 2012: Halle 13, Stand C10

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