Forschungsprojekt BeSafe

Im Forschungsprojekt BeSafe werden neue Prototypen von Feststoffbatterien (SSBs) mit verschiedenen Klassen von Festelektrolyten (z. B. Sulfide, Oxide und Polymere) entwickelt.

Dabei liegt der Fokus darauf, die Stabilität und Sicherheit dieser Batterien unter verschiedenen unsachgemäßen Betriebsweisen wie Überladung, Überhitzung und Nagelpenetration zu untersuchen. Ebenfalls soll die Dickenänderung von Elektroden und Zellen (mittels Dilatometrie) während verschiedener Zyklen (z. B. verschiedene Entlade-/Ladezustände, während der Alterung etc.) untersucht werden.

Anhand der Experimente, Berechnungen und der tiefgreifenden Charakterisierung wird ein umfassender Datensatz erstellt und verfeinert, der als Datenbank für allgemeine Sicherheitsinformationen über verschiedene Klassen von Festelektrolyten dient.

Außerdem wird im Rahmen des Projekts ermittelt, ob und wie bestimmte Materialkombinationen der verschiedenen Komponenten in den untersuchten SSBs die Batteriesicherheit verändern.

Die Sammlung wissenschaftlicher Erkenntnisse auf dem Weg zur Anwendung und die Bestimmung von Sicherheitseigenschaften sind von entscheidender Bedeutung für den Erfolg von Feststoffbatterien.

Moderne Batteriesysteme sind ein Schlüssel für die Energiewende. Neue Zelltechnologien wie Festkörper- und Semi-Solid-Batterien bieten großes Potenzial hinsichtlich Energiedichte und Sicherheit, bringen jedoch auch neue Herausforderungen bei der Bewertung ihres Gefährdungspotenzials mit sich.

Im Forschungsprojekt BeSafe werden Methoden entwickelt und angewendet, um das Sicherheitsverhalten dieser neuen Batteriegeneration systematisch zu untersuchen. Ziel ist es, ein fundiertes Verständnis der Versagensmechanismen unter thermischen, elektrischen und mechanischen Belastungen zu gewinnen und daraus sichere Betriebs- und Designkonzepte abzuleiten.

Ziele des Projekts:

• Untersuchung des Sicherheitsverhaltens moderner Festkörper-Zelltechnologien
• Vergleich unterschiedlicher Batteriekonzepte hinsichtlich ihrer Sicherheitscharakteristik
• Ableitung von Empfehlungen für sichere Zell- und Systemdesigns

Beitrag des Fraunhofer ICT:

Das Fraunhofer ICT führt experimentelle Sicherheitsuntersuchungen an Batteriezellen durch und kombiniert diese mit erweiterten Analyseverfahren, insbesondere Dilatometrie, Gasanalytik und mechanischer Charakterisierung.