Bessere Lithium-Batterien für die Energiespeicherung und intelligente Netze

Stationäre Anwendungen für intelligente Netze (Smart Grids) und das Speichern von Überschussenergie aus erneuerbaren Energieeinrichtungen für die spätere Verwendung je nach Nachfrage könnte die Energiesicherheit und Stabilität erhöhen und dazu beitragen, Emissionen zu reduzieren. Angesichts der Zunahme bei Größe und Energiegehalt müssen Li-Ionen-Batterien den Sicherheitsanforderungen entsprechen.

Das EU-finanzierte Projekt STALLION (Safety testing approaches for large lithium-ion battery systems) adressierte vom Bezug bis hin zum Recycling alle Phasen des Batterielebenszyklus. Die Ergebnisse sind in einem Handbuch veröffentlicht worden und werden somit zu einer Standardisierung und einer schnellen, sicheren Implementierung beitragen.

Die Projektpartner führten unter Verwendung einer bewährten Analysemethode zu Fehlermodus, Auswirkungen und Kritikalitäten eine Risikobewertung auf allen Systemebenen und in allen Phasen des Lebenszyklus durch. Anhand dieser verbesserten Methodik wurde ein thermisches Durchgehen festgestellt, eine nachteilige positive Rückkopplungsschleife, bei der sich das größte Risiko dadurch darstellt, dass die Temperatur kontinuierlich steigt.

Das Konsortium führte ebenfalls eine Überprüfung der neuesten Entwicklung im Bereich der Sensortechnologie durch und stellte wichtige Informationen zum thermischen Durchgehen sowie zu Material von Batterien bereit, welche ein thermisches Durchgehen minimieren. Die Wissenschaftler identifizierten einen Dehnungsmessstreifen und akustischen Sensor, der in der Lage ist, Informationen zum Laden und Entladen im Zusammenhang mit dem thermischen Durchgehen bereitzustellen.

Die Forscher arbeiteten mit dem EU-finanzierten Projekt STABILID zusammen, um Testverfahren zu bestimmen, mit denen Risiken abgedeckt werden können, für die aktuell keine angemessenen Testverfahren vorliegen und um die Standardisierung zu vereinfachen. Es wurde ein Validierungsplan entwickelt, um die Leistung der Testverfahren zu beurteilen und es wurde ein Vorschlag bei dem zuständigen Normenausschuss, der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (International Electrochemical Commission, IEC), eingereicht.

Die Standardisierung wird zahlreiche Vorteile für Unternehmen mit sich bringen, da eine solide Grundlage für neue Technologien geschaffen wird. Die Standardisierung wird ein Wachstum neuer Märkte vereinfachen, da unterschiedlichen Organisationen eine gemeinsame Grundlage für die Zusammenarbeit in neuen Gebieten geboten wird. Hierdurch wird die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Batterienindustrie gesteigert.

Erneuerbare Energien sind ein entscheidender Faktor für den Übergang zu einer CO2-neutralen Gesellschaft und die Speicherung von Energie in einem Netz wird dabei behilflich sein, eine intermittierende und variable Verteilung zu vereinfachen sowie Netzverluste aufzufangen. Die STALLION-Ergebnisse werden ebenfalls bei der schnellereren und sichereren Einführung von stationären Li-ion-Batterien behilflich sein, da Beteiligten wie unter anderem lokalen Behörden Orientierung geboten wird, um die involvierten Risiken realistisch beurteilen und die Öffentlichkeit über die damit verbundenen Vorteile und Risiken zu informieren zu können.