Gepulstes Laden bei Batterieformierung - Prof. Dr. Helge Stein

Wie bei der Batteriefertigung Millionen gespart werden könnten

Frische Batteriezellen werden traditionell direkt nach ihrer Fertigung bis zu 24 Stunden vorsichtig erstgeladen. Dieser "Formierungsprozess" ist kostenintensiv, aufwändig und dauert meist ca. 24 Stunden.

Eine Gruppe von Ulmer Batterieforschern hat nun ein Verfahren entwickelt, was schon sehr bald Millionen von Euros einsparen könnte: Die Wissenschaftler wenden dabei eine Kombination aus "gepulstem Laden" und Künstlicher Intelligenz an. Dies führt nicht nur zu hochwertigeren Zellen und weniger Produktionszeit (nämlich nur 10 Stunden!), sondern auch zu weniger Ausschuss.

Unser heutiger Podcastgast, Prof. Dr.-Ing. Helge Sören Stein, arbeitet am Karlsruher Institut für Technologie, dem Helmholtz-Institut Ulm und am POLiS-Exzellenzcluster. Als Materialforscher widmet er sich eigentlich der Erforschung und Optimierung neuer Batteriematerialien. Über den "InZePro-Kompetenzcluster" und das Forschungsprojekt "InForm" ist seine Forschungsgruppe ebenfalls in die Neuentwicklung innovativer Produktionsprozesse involviert.

Die "Formation" ist einer der kostenintensivsten Prozesse innerhalb des gesamten Produktionsvorgangs einer Batteriezelle. Dabei werden die ersten Lade- und Entladevorgänge der Batteriezelle vorgenommen. Die Parameter (Strom- und Spannungsverläufe) während der Formation sind je nach Zellhersteller sehr unterschiedlich, aber beeinflussen immer in einem hohen Maße die spätere Zellperformance. Traditionell werden Zellchargen standardisiert in 24 Stunden erstgeladen und unterliegen dabei einem bestimmten Schema aus Lade- und Entladevorgängen.

Und genau hier kommt Steins Forschungsgruppe ins Spiel: Über gepulstes Laden in Echtzeit werden die frischen Zellen bei dem neuen Verfahren in nur ca. 10 Stunden formiert. Und dabei wird jede Zelle auch individuell nach Spannungsänderung und Innenwiderstand behandelt. Das spart Zeit, Kosten und führt zu viel weniger Zellen, die sich später als unbrauchbar herausstellen.