Das Hauptziel des geplanten Verbundvorhabens „Lithium-Ionen-Zellen zur Integration mit erweiterter Sensorik LImeS“ ist die Entwicklung, Optimierung und anwendungsnahe Integration von Lithium-Ionen-Batterie (LIB)-Zellen mit mehreren Sensoren.

Diese Sensorik, deren Steuerelektronik und die damit verbundene Zellintelligenz gewährleistet den sicheren Betriebs der gesamten Batterie unter Ausnutzung der höchstmöglichen Energiedichte sowohl für industrielle als auch für automotive Anwendungen. Dafür wird Sensorik in und an zylindrischen und prismatischen LIB-Zellen entwickelt, welche eine exakte Zustandsbestimmung der Zelle in Echtzeit mit rechtfertigbarem Aufwand erlaubt und somit auch eine angemessene Reaktion auf unsichere bzw. die Alterung beschleunigende Zellzustände ermöglicht, was auch experimentell nachgewiesen werden soll. Aus diesen Zellen werden Modul-Konzeptstudien hergestellt, an denen entsprechend notwendige Aufbau- und Verbindungs-techniken entwickelt und optimiert werden, um schließlich eine umfassende Evaluierung und Bewertung der industriellen Umsetzbarkeit unter Berücksichtigung der Kostenbeschränkungen zu erstellen. Das Konsortium des Verbundvorhabens besteht aus fünf Industriepartnern, welche die gesamte Wertschöpfungskette von LIB-Zellen den Partnern zur Verfügung stellen, und wird fachlich von vier wissenschaftlichen Instituten unterstützt.
IEK-9 ist an den Hauptarbeitspaketen WP2 (Optimierung und Integration interner Sensoren), WP3 (Elektrochemische Impedanzspektroskopie) und WP5 (Modellbasierte Auswertung) beteiligt. Das Institut ist für die Entwicklung, Abschätzung und experimentelle Validierung von elektrochemischen Modellen, insbesondere von Modellen, die elektrochemische Impedanzspektren der im Projekt verwendeten Li-Ionen-Batterien beschreiben, verantwortlich. Solche Modelle sollen Messungen simulieren, die tatsächlich von den eingebetteten Sensoren durchgeführt werden, einschließlich aller Details des angewandten Protokolls, z.B. pulsmodulierte Sinuswellenanregung, und die entsprechende Reaktion des elektrochemischen Systems bestimmen. Eine bessere Kenntnis der Wechselwirkung zwischen Sensor, Elektronik und Elektrochemie wird dazu beitragen, den Energiespeicherungsprozess auf Zellebene besser zu steuern und den notwendigen Input für das Design und die Optimierung des Moduls/Packs zu liefern.