PolyBatt - Intelligente Polymerfolien mit integrierten Lichtwellenleitern zur verbesserten Zustandsüberwachung von prismatischen Lithiumionenbatteriezellen; Teilvorhaben: Applizierung von Wellenleitern mit integrierten Bragg-Gittern in Polymersensorfolien zur Temperatur- und Dehnungsbestimmung
Zeitraum
2016-06-01 – 2019-08-31
Bewilligte Summe
2.374.972,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ET6105A
Leistungsplansystematik
Elektrochemische Speicher - Lithium-basierte Batterien [EA2312]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI3)
Förderprogramm
Energie
Aufgrund der immer stärkeren Marktdurchdringung von Li-Batterien stellen insbesondere Brand- und Explosionsgefahren sowie toxische Gase ein hohes Risiko für Gesundheit (und einen wirtschaftlichen Betrieb) dar. Im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens sollen intelligente Hüllen für Batteriezellen entwickelt werden, die auf der einen Seite als Frühwarnsystem fungieren und auf der anderen Seite einen ökonomischeren Betrieb insbesondere für die Zyklisierung von prismatischen Li-Batteriezellen ermöglichen. Die Hüllen sollen aus lichtwellenleiterintegrierten Sensorpolymerfolien bestehen, sodass eine Erfassung von Temperatureffekten und mechanischer Ausdehnung der Batteriezellen möglich ist. Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines neuartigen und kostengünstigen Fertigungsverfahrens für die Herstellung intelligenter Polymerfolien für prismatische Li-Ionenzellen mit denen der Lade- und Gesundheitszustand kontinuierlich als Ergänzung zu einem konventionellen BMS erfasst und überwacht werden kann. Im ersten Schritt werden Grundlagen- und Materialuntersuchungen mit den evaluierten Batteriezellen durchgeführt. Das IFAM liefert im Bereich Materialcharakterisierung (REM, STA, RAMAN) wichtige Beiträge zur grundlegenden Charakterisierung der eingesetzten Materialien. Auf der Seite des HHI werden maßgeblich die Entwicklungen für die Polymersensorfolien ausgeführt und eine industrienahe Fertigungsanlage aufgebaut. Für die Einbringung der optischen Wellenleiter- und Sensorstrukturen in die Folien kommen speziell entwickelte Präge- und Lithographieverfahren sowie FS-Laserapplikation zum Einsatz, wodurch Einmoden- und Mehrmodenlichtwellenleiter sowie Bragg.Gitter erzeugt werden. Ein entsprechendes Sysem zur Erfassung der optischen Signale wird entwickelt und in das BMS integriert. Mit Sensorfolien ausgestattete Demonstratoren werden systematisch unter realen und extremen Betriebsbedingungen getestet.
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