Next gEneration poWer BatterIEs
NEWBIE: Das Projekt
Je bequemer, nutzerfreundlicher und routinierter der Gebrauch von Akkumulatoren wird, desto weniger Zweifel haben die Verbraucher an batterieelektrischen Fahrzeugen, z. B. Angst vor zu geringer Reichweite.
Nach Einschätzung der Mercedes-Benz AG würden Ladezeiten kleiner als 15 Minuten für 10-80% SOC die Akzeptanz der Technik deutlich erhöhen. Damit wird der Ladevorgang problemlos auch unterwegs machbar. Heim-Ladestation sind dann nicht mehr zwingend notwendig.
Zudem können die Batterien kleiner ausgelegt werden, da sie nicht mehr für den Großteil der Strecke ausreichen müssen, sondern auf dem Weg schnell nachgeladen werden können.
Ziele
Auf Zellebene
- Strukturierte Elektroden ermöglichen einen schnellen Ionentransport und damit eine schnellere Ladefähigkeit (von 10 bis 80% laden in < 15min) und zugleich eine hohe Energiedichte von > 600 Wh/L.
- Eine Referenzelektrode pro Zell ermöglicht eine 20% höhere Schnellladegeschwindigkeit der Batterie.
Auf Modulebene
- Immersionskühlung ermöglicht eine effizientere Kühlung mit bis zu 40% verringerter Maximaltemperatur im Batteriemodul, und damit die schnellere Ladefähigkeit.
- Ein faserverstärktes Kunststoffgehäuse mit 5-20% Gewichtseinsparung und 45-80% CO2-Einsparung (bezogen auf das Material). Die Recyclingfähigkeit wird von Beginn an berücksichtigt.
Auf Produktionsebene
- Ein Kombination von Extrusion, Lasertrocknung und Induktionstrocknung ermöglicht eine Energie- und CO2-Einsparung von > 30% während der Batterieproduktion, und macht die Herstellung umweltfreundlicher.
Zeitleiste
Informationen
12. März 2024 | Jahrestreffen 2024 der DECHEMA/VDI-Fachgruppen Wärme- und Stoffübertragung (WSUE) und Trocknungstechnik (TRO) | Magdeburg, Germany
22. Juni 2022 | NEWBIE – Meilensteintreffen | Mahle, Germany
Veröffentlichungen
Comparison of Electronic Resistance Measurement Methods and Influencing Parameters for LMFP and High-Nickel NCM Cathodes (März 2024)
Autoren: Christoph Seidl, Sören Thieme, Martin Frey, Kristian Nikolowski, Alexander Michaelis
Publikation: “Batteries 10 (2024) 105; https://doi.org/10.3390/batteries10030105“
An Experimental Method to Determine the Measurement Error of Reference Electrodes within Lithium-Ion Batteries (Juli 2023)
Autoren: Daniel Rutz, Felix Brauchle, Philipp Stehle, Dr. Ingolf Bauer, Prof. Dr. Timo Jacob
Publikation: “ChemElectroChem 17 (2023) e202300216, doi.org/10.1002/celc.202300216”
Application Fields of Extrusion Coating for Battery Manufacturing: A Mini Review (Februar 2023)
Autoren: Niklas Penningh, Laura Helmers, Eike Wiegmann, Arno Kwade
Publikation:“Research & Reviews: Journal of Material Sciences: RRJ Mater Sci. 2023;11:004, DOI: 10.4172/2321-6212.11.1.004”
A Perspective on Innovative Drying Methods for Energy-Efficient Solvent-Based Production of Lithium-Ion Battery Electrodes (Oktober 2022)
Autoren: Max-Wolfram von Horstig, Alexander Schoo, Thomas Loellhoeffel, Julian K. Mayer, Arno Kwade
Publikation: “Energy Technology 12 (2022) 2200689, doi.org/10.1002/ente.202200689”
Konsortium
Mercedes-Benz AG wird die neue Batterietechnologie in Elektrofahrzeugen implementieren und daher die Anforderungen an die Materialauswahl, die Elektrodenmikrostrukturierung, die Bereitstellung von Zelldaten, die zellspezifische Eingabe und das Verhalten unter Stressbedingungen festlegen.
Trumpf wird den Einsatz von Hochleistungslasern auf der Basis von VCSEL für die schnelle und energieeffiziente Trocknung von Batterieelektroden untersuchen. Hierfür wird ein spezielles Lasersystem entwickelt, welches die eine sehr großflächige und homogene Bestrahlung der Elektroden im Trocknungsprozess ermöglicht und sich in Trocknungsanlagen integrieren lässt.
MAHLE International GmbH (Mahle) entwirft und baut Prototypen von Batteriemodulen, die für die Serienproduktion geeignet sind (Design-to-Manufacturing Aspekte). Durch die frühzeitige Entwicklung der ersten NEWBIE Prototypen der Module (parallel zur Zellentwicklung) kann das Design optimiert werden.
Die Technische Universität Braunschweig, Battery LabFactory Braunschweig (BLB) wird Extrusionsbeschichtung mittels Heißschlitzdüse testen, und die Elektrodentrocknung in bestehende kontinuierliche Beschichtungsanlagen integrieren.
Kontakt
Projektleiter des Verbundes:
Dr. Ümit Tastan, Mercedes Benz AG