Der State of Safety ist für die Implementierung und Weiterentwicklung von Lithiumbatterien entscheidend.
Quelle: BAM
Elektrische Batteriespeicher sind eine Schlüsseltechnologie für die Transformation zur Klimaneutralität. Im Automobilbereich werden sie fossile Antriebe ablösen, bei der Zwischenspeicherung der Energie aus Wind und Sonne kommt ihnen eine zentrale Rolle zu. In ihrem Batterie-Testzentrum forscht die BAM umfassend zur Sicherheit der Technologie, um den Umbau zu beschleunigen.
Damit Deutschland seine Klimaziele im Verkehrssektor erreichen kann, sollen nach den Zielen der Bundesregierung bis 2030 mindestens 15 Millionen vollelektrische Pkw auf den Straßen unterwegs sein. Entsprechend wird die Nachfrage nach Antriebsakkus stark steigen. Um die größere Zahl an E-Autos mit Strom aus erneuerbaren Quellen zu versorgen, aber auch um insgesamt die Dekarbonisierung von Industrie voranzubringen, werden in Zukunft vermehrt große stationäre Batteriespeicher benötigt. Sie können die schwankende Energie aus Solar- und Windenergieanlagen aufnehmen und bei Bedarf verfügbar machen. Elektrischen Energiespeichern kommt also eine zentrale Rolle bei der Transformation zu. Sie müssen hohen Anforderungen hinsichtlich ihrer Sicherheit und Lebensdauer entsprechen.
Im Fokus: der State of Safety
Die BAM forscht umfassend zur Batterietechnologie. Sie hat ihre vielfältigen Forschungsaktivitäten und Prüfeinrichtungen 2021 zu einem Testzentrum gebündelt. Ziel ist es, die Weiterentwicklung dieser zentralen Zukunftstechnologie zu begleiten und zu fördern. Zudem erfüllt die BAM mehrere hoheitliche Aufgaben: Sie wirkt bei der Gesetzgebung im Bereich der Sicherheit der Speicher mit und ist eines von weltweit nur neun Instituten, die im Auftrag der Vereinten Nationen Verfahren prüfen, um Lithium-Ionen-Batterien nach ihrer Gefährlichkeit zu klassifizieren.
Das neue Testzentrum erweitert die vorhandenen Forschungs- und Prüfmöglichkeiten an Batterien jeder Art und Größe. So können u. a. Brand- und Rauchgasanalysen, Tests zur Explosivität sowie Untersuchungen zu Alterungseinflüssen und Recyclingprozessen durchgeführt werden. Im Fokus steht dabei immer ein Aspekt: der State of Safety, d.h. die Sicherheit einer Batterie. „Wir können einzelne Zellen, ganze Batterien oder batteriebetriebene Geräte gezielt mechanischen, thermischen oder elektrischen Belastungen aussetzen“, erklärt Anita Schmidt, die Leiterin des Batterietestzentrums. „Aus den multisensorisch oder mit bildgebenden Verfahren gewonnenen Daten leiten wir Schlussfolgerungen für die Sicherheitsbewertung und den State of Safety ab, um so die Technologie insgesamt zu verbessern.“
Untersuchung der zyklischen Alterung von Batterien (links), Test in der Versuchskammer für Zerstörungsprüfungen mit Lithium-Ionen-Batterien (rechts)
Quelle: BAM
Alterung im Zeitraffer
Bislang verbraucht die Herstellung elektrischer Batteriespeicher, die derzeit meist auf der Lithium-Ionen-Technologie beruhen, wertvolle Ressourcen. Daher gilt ein zweiter wichtiger Forschungsschwerpunkt des Testzentrums der Nachhaltigkeit von Batterien. So lässt sich etwa durch hohe Lade- und Entladezyklen wie im Zeitraffer die Alterung eines Akkus simulieren. Die Erkenntnisse aus diesen Versuchen sind z.B. für Second-Life-Anwendungen wesentlich: In Zukunft sollen ausgediente Batterien aus E-Autos vermehrt zweitverwendet werden, etwa als Speicher für Fotovoltaikanlagen oder als stationäre Großspeicher, die die Stromnetze stabilisieren. Solche Zweitanwendungen können einen wichtigen Beitrag zur Ökobilanz der Batterietechnologie leisten. Vervollständigt werden die Einrichtungen durch ein Labor für die Erforschung innovativer und nachhaltiger Energiematerialien sowie durch einen Batterie-Großprüfstand auf dem Testgelände Technische Sicherheit der BAM in Brandenburg. Hier können Großspeicher im Realmaßstab getestet werden. „Insgesamt deckt die BAM damit ein in Deutschland einzigartiges Spektrum im Bereich elektrischer Batterien ab. Damit wollen wir einen Beitrag zur Sicherheit und Nachhaltigkeit dieser für die Transformation so zentralen Technologie leisten und zugleich die Forschung an zukünftigen Generationen elektrischer Speicher vorantreiben“, so Anita Schmidt.
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