Thermoelement und Sensor Healing

Gedruckte Arrays von Temperatursensoren für den "Second Life"-Li-Ion-Batteriemarkt. Selbstheilungseffekt als weiterer Beitrag zur Ressourcenschonung.

Steigender Bedarf an Nachrüstungen zur Temperaturüberwachung in Li-Ion-Batterien für Second-Life-Anwendungen

Die Schwankungen bei Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien erfordert eine Energiespeicherung, um eine stabile Stromversorgung zu gewährleisten. Es gibt verschiedene Technologien zur Energiespeicherung. Die derzeit präferierte Methode, eine Reserve zur Netzstabilisierung bereitzustellen, ist der Einsatz von Li-Ionen-Batterien.

Das weitere Wachstum der erneuerbaren Energien wird wahrscheinlich eine Verknappung der Ressourcen für die Herstellung neuer Batterien auslösen. Daher glauben wir, dass Batterien, die für ihren primären Einsatzzweck in Elektroautos ausgemustert wurden (SOH < 80 %), ein „zweites Leben“ (second Life) haben werden. Sie werden als Batterien in der Energiespeicherung verwendet, bis sie im weiteren Schritt zerlegt werden, um wertvolle Bestandteile Komponenten zum Bau neuer Batterien zurückzugewinnen .

Die meisten Batterien, die für die „second life“ Option geeignet sind, wurden bereits vor einigen Jahren hergestellt. Das Ziel ist die Überwachung der Sicherheit von Prozessen, vor allem des Temperaturlaufs, zu ermöglichen, da sich Li-Ion-Batterien aufgrund ihrer Zusammensetzung auf keinen Fall entzünden dürfen, was zu schweren, manchmal katastrophalen Bränden führen kann. Da die großen stationären Speicher möglicherweise drch andere Substitutionstechnologien realisiert werden können, glauben wir, dass die private Nutzung in Wohngebieten das interessanteste Marktsegment ist, da es kaum Alternativen und dennoch einen Mangel an neuen Li-Ion-Batterien gibt, der die Enttwicklung des Sektors behindern könnte. Möglicherweise werden auch große stationäre Speicher auf Basis von „Second-Life-Batterien“ gebaut, daher betrachten wir diesen Markt ebenfalls, allerdings mit geringerem Fokus.

Sobald wir darüber hinaus Referenzfälle in der stationären Energiespeicherung zur Unterstützung der Netzstabilisierung realisiert haben, wollen wir die Technologie der E-Cars-Produzenten anbieten und in diesen Markt mit hohen Wettbewerbsdruck anbieten.

 

Eine neue Technologie, um Temperaturmessung mit hoher Genauigkeit zu gewährleisten

Die Qualität von Temperatursensoren wird durch den anwendbaren Temperaturbereich, ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit und die Genauigkeit, die sie innerhalb eines definierten Satzes von Umgebungsparametern liefern, beschrieben. Derzeit gibt es Sensoren, die dafür sorgen

  • Eine Genauigkeit von +/- 1 K über ein Multi-Sensor-Array ist auf dem Markt nicht verfügbar
  • Über einen breiten Parameterbereich, der durch den Batteriebetrieb vorgegeben wird

st nicht verfügbar. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass Thermistoren diese Anforderungen erfüllen, da sie stark von der Umgebungstemperatur abhängen. Wir haben uns für Thermoelemente entschieden und glauben, dass wir mit größeren Multisensor-Arrays die erforderliche Genauigkeit von +/- 1 K erreichen können.

Unsere Temperatursensoren weisen außerdem eine etwa doppelt so hohe Sensorempfindlichkeit bei der Temperaturmessung auf, was sich in einer verbesserten Kosteneffizienz niederschlägt.

Selbstheilende Sensortechnologie zur Verbesserung der Produktionseffektivität

Am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf haben wir eine Technologie entwickelt, um Temperatursensoren mittels Druck mit bisher unbekannten Selbstheilungseigenschaften herzustellen. Wir können Sensoren entweder nach ihrer Montage reparieren, bei der möglicherweise einige Sensoren beschädigt werden. Offensichtlich wird die Wartung der Sensoren damit viel einfacher sein.

Sie können als letzten Schritt in Ihrem Fertigungsprozess sicherstellen, dass alle Sensoren effektiv funktionieren.

Helmholtz Innovation Laboratory - Ihr Partner

Wir schätzen den weltweiten Markt für unsere innovativen Temperatursensoren allein im stationären Akku-Segment auf rund 20 Millionen. € p.a. Der Einsatz in E-Autos wird rund [ ] Mio. € auslösen.

Im Rahmen des Projekts werden wir Funktionspaste, gedruckte Sensorelemente und gedruckte Sensorarrays bereitstellen. Mit dieser Technologie werden auch andere Arten von Sensoren ermöglicht, darunter solche zur Messung anderer physikalischer Größen (Magnetfeldeffekte oder Spannung).

Nach Abschluss des Projekts wollen wir eine Ausgründung starten, die sich auf die Produktion und Vermarktung von gedruckten Sensoren zur Temperaturmessung und gedruckten, selbstheilenden Sensoren für andere Messungen und Anwendungen konzentriert. Zunächst konzentrieren wir uns auf die stationäre Energiespeicherung und nutzen diese als Referenz für Anwendungen in E-cars.

Unsere Partner

Unseren Partnern LioVolt GmbH, Beifuss Industrie Systeme GmbH und Freudenberg Siebdruck GmbH. Wie suchen weitere Unternehmen als Partner, z.B. Automobilhersteller mit Fokus auf stationäre Speichersysteme für unser Projekt.