Elektrische Energiespeicher, die heute vor allem auf der Lithium-Ionen-Technologie beruhen, sind eine Schlüsseltechnologie für die E-Mobilität und die Energiewende. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) eröffnet jetzt an ihrem Stammsitz in Berlin ein neues Batterietestzentrum, um Innovationen in dem Bereich voranzutreiben. Im Fokus stehen Untersuchungen zur Sicherheit sowie nachhaltige Batterie-Materialien.
Elektrische Energiespeicher sind bereits heute aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken: Sie versorgen E-Autos, Elektroräder und Smartphones mit Strom. Bei der Transformation zu einer klimaneutralen Gesellschaft, die Deutschland und die EU anstreben, kommt ihnen ebenfalls eine zentrale Bedeutung zu: Große stationäre Batteriespeicher sollen künftig die überschüssige Energie aus Solar- und Windenergieanlagen zwischenspeichern und jederzeit verfügbar machen.
An der BAM bilden die Forschungen zu elektrischen Energiespeichern einen Schwerpunkt. Dabei steht der Aspekt der Sicherheit im Fokus, vor allem der so genannte Thermal Runaway, eine Kettenreaktion, die zu extrem hohen Temperaturen und Bränden führen kann. Die Untersuchungen der BAM dazu fließen auf nationaler und internationaler Ebene in Regelwerke und die Normung ein.
Jetzt eröffnet die BAM an ihrem Sitz in Berlin ein neues Batterietestzentrum, um Innovationen in dem Bereich voranzutreiben und ihre Kompetenzen bei den elektrischen Energiespeichern weiter auszubauen. Es bietet der BAM und kooperierenden Einrichtungen aus Wissenschaft und Industrie erweiterte Testeinrichtungen auf neuestem Stand.
„Im neuen Batterietestzentrum werden wir vor allem zum State of Safety, dem Sicherheitszustand von Batterien und Zellen, forschen“, so die Leiterin Dr. Anita Schmidt. „Wir setzen einzelne Zellen, ganze Batterien oder batteriebetriebene Geräte gezielt mechanischen, thermischen oder elektrischen Belastungen aus. Aus den multisensorisch und mit bildgebenden Verfahren erfassten Daten leiten wir Schlussfolgerungen für die Sicherheitsbewertung und den State of Safety ab.“ Die Testeinrichtungen erlauben es etwa, Akkus mit hohen Laderaten zyklisch zu laden und damit ihre beschleunigte Alterung zu simulieren.
Die Erkenntnisse aus den Versuchen sind wichtig für Second-Life-Anwendungen: In Zukunft sollen vermehrt ausgediente Batterien aus E-Autos zweitverwendet werden, zum Beispiel als Speicher für Photovoltaikanlagen in Privathaushalten oder als stationäre Großspeicher, die die Stromnetze stabilisieren können. Solche Zweitanwendungen können einen wichtigen Beitrag zur Ökobilanz der Batterietechnologie leisten.
Der Aspekt der Nachhaltigkeit steht auch im Fokus eines neuen Speziallabors für Energiematerialien: „Hier forschen wir an innovativen und ressourcenschonenden Materialien für einzelne Batteriekomponenten. So könnten Natrium-Ionen-Batterien eines Tages den Rohstoff Lithium und Bestandteile wie Kupfer oder Kobalt ersetzen“, erklärt Dr. Tim Fellinger.
Ergänzt werden die Einrichtungen durch einen Batterie-Großprüfstand auf dem Testgelände Technische Sicherheit der BAM in Brandenburg. Hier prüft die BAM in einem vom Bundesforschungsministerium getragenen Projekt Großspeicheranlagen im Realmaßstab auf ihre Sicherheit.
„Insgesamt deckt die BAM damit ein in Deutschland einzigartiges Spektrum im Bereich Batterien ab, das von der Erforschung des State of Safety von elektrischen Energiespeichern von der Material- über die Zellebene bis zur Großbatterie reicht, und dazu die Erfüllung hoheitlicher Aufgaben sowie die Mitwirkung an Gesetzen und Regelwerken umfasst. Damit wollen wir einen Beitrag leisten zur gesellschaftlichen und politischen Akzeptanz der für die Energiewende so zentralen Batterietechnologie und zugleich die Forschung an zukünftigen Generationen elektrischer Speicher vorantreiben“, so BAM-Präsident Prof. Dr. Ulrich Panne.