„Sprechende Batterie“ soll selbsttätig Hitze oder Gasbildung melden

Ein Forschungsteam der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) hat ein System entwickelt, mit dem Batteriespeicher selbsttätig Daten aus dem Inneren der Batteriezellen übertragen können. Derlei gibt es zwar schon – nach Angaben der CAU aber nicht ohne zusätzliche Datenleitungen. Das Kieler System nutzt hingegen die bereits vorhandenen Stromleitungen sowie die zum Steuern der Lade- und Entladevorgänge ohnehin erforderliche Elektronik. Die Kosten lägen nach einer ersten Abschätzung rund 35 Prozent unter denjenigen von Lösungen mit separaten Sensorleitungen.

Somit könnten Batterien „künftig selbst ‚Bescheid sagen‘, wenn sich in ihrem Inneren etwas verändert – etwa die Temperatur steigt oder Gase entstehen“, fasst die CAU den potenziellen Nutzen der Neuentwicklung zusammen. Bislang in Batteriesystemen genutzte Sensoren würden die Temperatur meist nur an der Außenseite der Zellen messen, weshalb die im Inneren entstehende Hitze erst spät entdeckt werde. Sensoren im Zellinneren wiederum benötigten bislang zusätzliche Elektronik und Datenleitungen und beanspruchten damit „im engen Bauraum einer Batteriezelle wertvollen Platz“.

Nutzung auch für die Materialforschung

Das Team der Uni Kiel bezeichnet seine Entwicklung als „sprechende Batterie“. Hamzeh Beiranvand vom Lehrstuhl für Leistungselektronik stellte das Konzept kürzlich in der Fachzeitschrift Communications Engineering vor. Ein kleiner, direkt in die Batteriezelle eingebauter Schaltkreis benötige dort kaum Platz und wandele die Messwerte des Temperatursensors in ein digitales Signal um. Dieses werde dann über die zum Laden und Entladen vorhandenen Anschlüsse nach außen übertragen.

Nach Einschätzung des Teams könnte der Schaltkreis zukünftig auch weiter verkleinert oder sogar direkt in neue Batteriematerialien integriert werden. Die direkt im Zellinneren platzierten Sensoren könnten zudem auch zum besseren Verständnis und der gezielten Weiterentwicklung neuer Batteriematerialien beitragen. „Das Prinzip funktioniert theoretisch nicht nur mit Temperatursensoren“, sagt Johannes Diers, Doktorand in der Arbeitsgruppe Leistungselektronik und Erstautor der Studie. „Auch Druck-, Gas- oder andere Sensoren könnten auf die gleiche Weise Informationen aus der Batterie nach außen übertragen.“ Das Verfahren könne in verschiedenen Anwendungen zum Einsatz kommen, etwa in Elektroautos oder stationären Batteriespeichern bis hin zu Heimspeichern.