Modulares Fertigungskonzept für Bipolar-Batterien

Fraunhofer UMSICHT präsentiert vollverschweißbaren Batteriestack

Im Fokus der Energy Storage 2020 stehen Dekarbonisierung, Sektorenkopplung, die Verbesserung der Versorgungssicherheit und das Thema Kostensenkung. Diesen letzten Punkt hat sich auch das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik auf die Fahnen geschrieben: Im Rahmen der Messe der europäischen Energiespeicherbranche vom 10. bis 12.03.2020 in Düsseldorf präsentiert das Fraunhofer-UMSICHT-Team einen auf einem Fertigungskonzept basierenden Batteriestack auf Polymerbasis sowie eine der Schlüsselkomponenten – die Bipolarplatte. So eine Medienmitteilung vom 28.02.2020.

Hohe Energiedichte, kostengünstiges und materialsparendes Herstellungsverfahren Batteriestacks auf Basis von Bioplarplatten haben viele Vorteile. – Foto © Fraunhofer UMSICHT

Das Fertigungskonzept wird im Rahmen des Forschungsprojektes KOBIBATT von einem Konsortium aus fünf Fraunhofer-Instituten entwickelt. “Wir wollten weg vom komplexen Aufbau aktueller Batterien, bei denen viele Einzelzellen mit geringer Leistung miteinander verschaltet werden”, sagt Anna Grevé, Abteilungsleiterin “Elektrochemische Energiespeicher” beim Fraunhofer UMSICHT. “Aufgrund der Vielzahl an inaktiven Hüll-Komponenten führt das nämlich zu einer geringen Energiedichte sowie zu einem hohen Materialverbrauch und einem schwer automatisierten Einzelzell-Assembling.”

Um diese Nachteile auszugleichen, soll das in KOBIBATT entwickelte Konzept möglichst automatisierbar und auf praktisch alle Batterie-Chemien übertragbar sein. “Im Zentrum des Konzeptes stehen hochleitfähige polymerbasierte Bipolarfolien, die in Rolle-zu-Rolle-Verfahren produziert werden”, so Grevé. “An ihren Seiten werden Anode und Kathode aufgebracht, so dass die Folie gleichzeitig mechanische Trennung und elektrische Verbindung der Zellen bildet. Dadurch ist die Zellgröße beliebig skalierbar.” Ein weiterer Vorteil: Die Bipolarplatte wird vollverschweißt, so dass auf Dichtungen komplett verzichtet und weiteres Material eingespart werden kann.

Aktuell erarbeiten und demonstrieren die Forschenden auf Basis des bipolaren Batteriekonzeptes sowohl Lithium-Ionen-Batterien für die mobile Anwendung als auch Nickel-Eisen-Batterien für die stationäre Anwendung. Potenzielle Adressaten sind Zulieferer und Hersteller aus dem Fahrzeug-, Flugzeug- und Schiffbau sowie Energieversorger und Stadtwerke.

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