Das Projekt "Teilvorhaben: Aufbau und Test stationärer Li-Ionen-Batterie mit einer Glasfaser-Sensorik für Temperatur- und Dehnungsmessungen zur Unterstützung des BMS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Power Innovation Stromversorgungstechnik GmbH durchgeführt. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen und kostengünstigen Fertigungsverfahrens für die Herstellung intelligenter Polymerfolien für prismatische Lithiumionenpolymerbatteriezellen mit denen der Lade- und Gesundheitszustand kontinuierlich als Ergänzung zu einem konventionellen Batteriemanagementsystem erfasst und überwacht werden kann. Damit lassen sich zukünftig die erhöhten Sicherheits- und Qualitätsanforderungen von Batteriespeichersystemen bei Verwendung von billigproduzierten Batteriezellen aus asiatischer Herstellung in einem nachträglichen Arbeitsprozess signifikant verbessern. Zu Beginn des Projektes muss ein geeigneter Batteriezelltyp evaluiert werden, auf dessen Basis die Grundlagenuntersuchungen durchgeführt werden. Anschließend erfolgt die Entwicklung eines BMS. Auf Grundlage der von Power Innovation entwickelten Elektronik zur Batterieüberwachung, soll diese um Signale der optischen Batterieüberwachung durch die intelligente Sensorfolie ergänzt werden. Hierfür sind insbesondere die zu Beginn des Projektes zu entwickelnden Algorithmen zur verbesserten Zustandsüberwachung der Zellen wichtig, mithilfe derer das BMS aus den Dehnungs- und Temperaturinformationen 'greifbare' Größen errechnen kann, welche einem potenziellen Endanwender direkt verständlich und in einfacher Form zugänglich gemacht werden können. Fernerhin gilt es das Batteriemanagementsystem durch Mechanismen zu erweitern, mithilfe derer ein kritischer Zustand der Zelle zuverlässig erkannt werden kann, sodass ein thermisches Durchgehen der Zelle verhindert werden kann. Die wesentlichen Teile, die Weiterentwicklung des Batteriemanagementsystems und die Entwicklung einer geeigneten Datenschnittstelle, werden von der Firma Power Innovation ausgeführt. Abschließend werden aus den getätigten Entwicklungen Zell- und Modulfunktionsmuster hergestellt, mit denen entsprechende Tests durchgeführt werden, auf deren Grundlage eine Marktevaluation stattfinden wird.
Das Projekt "Bio-optische LWL-Sensoren für die marine Umweltbeobachtung und Gefahrendetektion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bremerhaven, Labor für Meerestechnik durchgeführt. Das Projekt MarFOS soll durch die Entwicklung und Validierung eines neuen Sensorsystems dem Aufbau und Ausbau einer Forschungskompetenz 'Marine Lichtwellenleiter (LWL)-Sensorik' an der Hochschule Bremerhaven dienen. Wissenschaftlich-technische Ziele umfassen die Entwicklung eines tauchfähigen Komplettsystems zur Detektion von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen und Algenblüten im Wasser durch die Kopplung von spektroskopischen Verfahren mit LWL-Technologie. Die Potentiale und die Praktikabilität des Sensorsystems soll in Pilotanwendungen im in situ Einsatz nachgewiesen werden. Innerhalb des Projektes sind die Qualifizierung von Mitarbeitern im Bereich der Faseroptik und Umweltsensorik, sowie auch die starke Einbindung der Studenten der Hochschule Bremerhaven vorgesehen. Für das MarFOS Vorhaben ist eine Vorgehensweise in drei subsequenten Arbeitspaketen (AP), begleitet von einer Management-Sequenz (AP 400) vorgesehen (Abb. 4). Im ersten Schritt (AP der 100er Reihe) erfolgt die Zusammenstellung des LWL-Sensorsystems mit abschließender Validierung als erster Meilenstein. Hierauf aufbauend wird im zweiten Schritt die in situ Anwendung des Systems konzipiert und, als zweiter Meilenstein, in einer Laborumgebung validiert (AP der 200er Reihe). Der Einsatz dieses vollständigen unterwassertauglichen MarFOS Systems erfolgt im abschließenden Projektzeitraum während Forschungsfahrten in der Deutschen Bucht (AP 300) . Detaillierte Beschreibung s. Vorhabensbeschreibung III.
Das Projekt "Teilvorhaben: Applizierung von Wellenleitern mit integrierten Bragg-Gittern in Polymersensorfolien zur Temperatur- und Dehnungsbestimmung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut, Projektgruppe für Faseroptische Sensorsysteme durchgeführt. Aufgrund der immer stärkeren Marktdurchdringung von Li-Batterien stellen insbesondere Brand- und Explosionsgefahren sowie toxische Gase ein hohes Risiko für Gesundheit (und einen wirtschaftlichen Betrieb) dar. Im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens sollen intelligente Hüllen für Batteriezellen entwickelt werden, die auf der einen Seite als Frühwarnsystem fungieren und auf der anderen Seite einen ökonomischeren Betrieb insbesondere für die Zyklisierung von prismatischen Li-Batteriezellen ermöglichen. Die Hüllen sollen aus lichtwellenleiterintegrierten Sensorpolymerfolien bestehen, sodass eine Erfassung von Temperatureffekten und mechanischer Ausdehnung der Batteriezellen möglich ist. Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines neuartigen und kostengünstigen Fertigungsverfahrens für die Herstellung intelligenter Polymerfolien für prismatische Li-Ionenzellen mit denen der Lade- und Gesundheitszustand kontinuierlich als Ergänzung zu einem konventionellen BMS erfasst und überwacht werden kann. Im ersten Schritt werden Grundlagen- und Materialuntersuchungen mit den evaluierten Batteriezellen durchgeführt. Das IFAM liefert im Bereich Materialcharakterisierung (REM, STA, RAMAN) wichtige Beiträge zur grundlegenden Charakterisierung der eingesetzten Materialien. Auf der Seite des HHI werden maßgeblich die Entwicklungen für die Polymersensorfolien ausgeführt und eine industrienahe Fertigungsanlage aufgebaut. Für die Einbringung der optischen Wellenleiter- und Sensorstrukturen in die Folien kommen speziell entwickelte Präge- und Lithographieverfahren sowie FS-Laserapplikation zum Einsatz, wodurch Einmoden- und Mehrmodenlichtwellenleiter sowie Bragg Gitter erzeugt werden. Ein entsprechendes System zur Erfassung der optischen Signale wird entwickelt und in das BMS integriert. Mit Sensorfolien ausgestattete Demonstratoren werden systematisch unter realen und extremen Betriebsbedingungen getestet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Passive Sicherheitseinrichtungen für prismatische Lithium-Ionen-Batterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stöbich technology GmbH durchgeführt. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen und kostengünstigen Fertigungsverfahrens für die Herstellung intelligenter Polymerfolien für prismatische Lithiumionenpolymerbatteriezellen mit denen der Lade- und Gesundheitszustand kontinuierlich als Ergänzung zu einem konventionellen Batteriemanagementsystem erfasst und überwacht werden kann. Damit lassen sich zukünftig die erhöhten Sicherheits- und Qualitätsanforderungen von Batteriespeichersystemen bei Verwendung von billigproduzierten Batteriezellen aus asiatischer Herstellung in einem nachträglichen Arbeitsprozess signifikant verbessern. Die Weiterentwicklung des Batteriemanagementsystems und die Entwicklung einer geeigneten Datenschnittstelle, werden von der Firma Power Innovation Stromversorgungstechnik ausgeführt. Das Fraunhofer HHI liefert die hierfür nötigen mathematischen Zusammenhänge der Sensorinformationen. Die Stöbich technology ist für die Realisierung des Sicherheitskonzeptes verantwortlich. Eine der Hauptaufgaben von Stöbich technology liegt darin, bereits auf Zellebene Schutzlösungen wie Flammschutzlagen oder Zellschutzlagen zu entwickeln und integrieren. Der Arbeitsplan der Stöbich technology GmbH enthält die Zielsetzung, ein Ausbreiten eines thermischen Durchgehens (=Propagation) durch den Einsatz von geeigneten Zwischenlagen zu unterbinden und fernerhin für ein geeignetes Gesamtkonzept im Falle eines Batteriebrandes zu erarbeiten und zu testen.