Verbesserung der Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen

Besseres Verständnis der Probleme im Zusammenhang mit dem thermischen Durchgehen von Lithium-Ionen-Batterien

08.03.2022 - Venezuela

Forscher der Universitat Politècnica de València (UPV), die zum Forschungsinstitut CMT-Motores Térmicos gehören, arbeiten an verschiedenen nationalen und internationalen Projekten zur Verbesserung der Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien, die derzeit am häufigsten in Elektrofahrzeugen verwendet werden.

Wie Antonio García, Forscher bei CMT-Motores Térmicos, erklärt, hängt die Zukunft des Automobilsektors weitgehend, wenn auch nicht ausschließlich, von der massiven Verwendung von Lithium-Ionen-Elektrobatterien ab, obwohl es derzeit einige Probleme gibt, die ihre Sicherheit beeinträchtigen können. Eines davon ist ihre thermische Stabilität.

"Lithium-Ionen-Batterien sind unter bestimmten Bedingungen nicht sicher. Es gibt ein Phänomen, das als thermisches Durchgehen bekannt ist und dazu führen kann, dass die Batterie Feuer fängt, was eine Gefahr für die Insassen des Fahrzeugs darstellt. Die dabei freigesetzte thermische Energie beträgt etwa das 5,4-fache der in der Batterie enthaltenen elektrischen Energie, so dass extreme Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden müssen. Thermische Instabilität von Batterien kann unter hohen Anforderungen auftreten, zum Beispiel beim Schnellladen. Wenn dies nicht gut gehandhabt wird, kann es zu einem thermischen Durchgehen kommen und ein Feuer auslösen. Eine deutsche Stadt hat bereits das Parken von Elektroautos in Tiefgaragen verboten", erklärt García.

Um diese Risiken zu verringern, arbeitet das CMT-Motores Térmicos-Team der UPV derzeit an zwei europäischen und zwei weiteren nationalen Projekten, deren Ziel es ist, alle Probleme im Zusammenhang mit dem thermischen Durchgehen von Lithium-Ionen-Batterien besser zu verstehen, sowohl die aktuellen als auch die, die in den nächsten fünfzehn Jahren auf den Markt kommen werden.

"Wir wenden unsere mehr als 40-jährige Erfahrung mit Verbrennungsmotoren an, um dieses Phänomen zu verstehen, das Lithium-Ionen-Batterien betrifft. Wir wollen auch das kleinste Detail des Verbrennungsprozesses in Batterien kennen, um sie so sicher wie möglich zu machen. Und wir haben bereits erste Ergebnisse", betont Javier Monsalve.

Eines davon ist die Entwicklung einer Versuchsanlage in Zusammenarbeit mit AVL Ibérica, um die Entwicklung des Verbrennungsprozesses in einer Batterie zu visualisieren. Neben der Analyse der emittierten Gase wird es möglich sein, eine physikalisch-chemische Charakterisierung des Prozesses unter verschiedenen Bedingungen durchzuführen, wie z.B. verschiedene Ladungszustände, Zusammensetzung der Umgebung usw., was die Entwicklung von chemischen kinetischen Mechanismen im Zusammenhang mit dem Prozess ermöglichen wird.

Darüber hinaus arbeitet das UPV-Team an dem von der Generalitat Valenciana finanzierten Projekt DETEBAT-VE, bei dem es darum geht, die Unternehmen, die derzeit Dienstleistungen für Ford Almussafes erbringen, auf die Elektrifizierung umzustellen.

"Das Ziel des Projekts ist es, einen Demonstrator mit einem Batteriepaket mit hohem Energiegehalt zu schaffen, der die Entwicklung und Validierung der wesentlichen Technologien zur Erhöhung der Reichweite, Sicherheit und Nachhaltigkeit ermöglicht. Von der CMT aus arbeiten wir an den Aspekten der Sicherheit, der thermischen Kontrolle und der Entwicklung des Energiemanagementsystems der Batterie", erklärt Monsalve.

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