Stresstest für bestromte Energiespeicher unter CT-Beobachtung

Weltweit erster Prüfstand für die EU-Normenentwicklung von Lithium-Ionen-Speichern

  • Weltweit erster Prüfstand für die EU-Normenentwicklung von Lithium-Ionen-Speichern
    Normen für elektrische Energiespeicher werden in Zukunft an der weltweit ersten Prüfanlage für bestromte Stresstests mit CT-Aufnahmen entwickelt.

Weiss Umwelttechnik hat an der Forschungsstelle der EU (JRC) einen ganz speziellen Prüfstand für Lithium-lohnen-Speicher mit hoher Energiedichte geplant und realisiert. Computertomografische (CT) Aufnahmen sind erstmals während des Betriebs der Batterien unter Stressbedingungen möglich und machen die Prüfanlage dadurch zur ersten ihrer Art.

Hitze, Kälte und Feuchtigkeit – das sind die wesentlichen Umwelteinflüsse auf Batterien in E-Autos, E-Bikes oder Solarstromspeichern. Wie sich diese Batterien unter verschiedensten Umwelteinflüssen verändern – und das während ihres Betriebs – lässt sich mit der Prüfanlage nun erforschen. Die Wissenschaftler am JRC erwarten mit den Test-Ergebnissen, die Sicherheit, Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit der Batterien verbessern zu können. Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung von EU-Normen.

Auch interne Schwachstellen wollen die Forscher mithilfe von CT Aufnahmen finden. So lassen sich die chemischen Prozesse innerhalb der Batterie dynamisch unter den Stressbedingungen verfolgen. Zusätzlich kann der gesamte externe Prüfraum auf einer Linearführung verfahren werden, um die CT-Aufnahmen scharf zu stellen. In Kombination mit einem Drehtisch ist ebenfalls eine 360°Ansicht der Prüflinge während der Tests möglich. Bis über die üblichen Belastungsgrenzen hinaus werden die Batterien mit extremen Umweltbedingungen und gleichzeitiger Strombelastung während der computertomografischen Aufzeichnung gestresst.

Sicherheitseinrichtungen garantieren sichere Stresstests
Sicherheit steht an erster Stelle: Zum Schutz des Personals vor der CT-Strahlung wurde der externe Prüfraum in einem mit Blei ummantelten Aufstellraum realisiert. Beim Stressen der Batterien besteht die Gefahr von Überhitzen, Feuer oder gar Explosion. Damit es gar nicht erst zu einer Explosion kommt, ist der externe Prüfraum mit Schutzmaßnahmen für eine ATEX-Klassifizierung der Zone 1 gebaut.

Des Weiteren hat Weiss Umwelttechnik die gesamte Anlage mit Schutzmaßnahmen ausgerüstet, die einer Klassifizierung bis EUCAR Hazard Level 6 entsprechen. Das Konditioniergerät steht außerhalb des von den Strahlen ungeschützten Aufstellraums. Damit keine Öffnungen für austretende Strahlungen entstehen, mussten die Versorgungsrohre für die Klimatisierung und die Verrohrung für die Gasabfuhr über ein Rohrlabyrinth aus dem mit Blei isolierten Raum ausgeführt werden. Als Schutzmaßnahme ist beispielsweise eine permanente, sauerstoffgesteuerte Inertisierung realisiert. Über diese wird nur genau so viel Stickstoff (N2) eingeleitet, wie es sicherheitstechnisch nötig ist. Vier verschiedene Gassensoren überwachen den Prüfraum, zwei weitere den mit Blei ummantelten Aufstellraum, um Leckagen im Batterieprüfling erkennen zu können.

Mit dem Bau des Batterieprüfstands im niederländischen Petten wurde die Fraunhofer-Gesellschaft beauftragt. Dieses erforschte auch das geeignete Material, welches die nötige Durchlässigkeit für die CT-Strahlung ermöglichte, gleichzeitig jedoch die Gasdichtheit des Prüfraums sicherstellen konnte. Gemeinsam mit dem Partner diondo, dem Spezialisten für industrielle Computertomographie, hat Weiss Umwelttechnik den klimatischen Teil der Prüfanlage inklusive aller Sicherheitsvorrichtungen geplant und realisiert.


Downloads

Teilen Sie diesen Inhalt: