PolyBatt

Lithiumionenbatterien kommen in unterschiedlichen Bauformen, Größen und Zusammensetzungen in immer mehr Anwendungen zum Einsatz. Insbesondere bei hohem Energieinhalt, aber auch im Umfeld kritischer Infrastrukturen wie Reinräumen, muss ein sicherer Betrieb jederzeit gewährleistet werden, was eine genaue Kenntnis wichtiger Zustandsgrößen einer jeden Zelle voraussetzt. Parameter wie die Temperatur oder der Ladezustand lassen sich jedoch häufig nur unzureichend und schwer bestimmen, wodurch es immer wieder zu Zwischenfällen mit teils dramatischen Folgen kommt.

Auf Grundlage periodischer Brechzahlvariationen, welche am Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut mit Hilfe eines Femtosekundenlasers in den Kern eines optischen Wellenleiters (z.B. einer Glasfaser) prozessiert werden, können sowohl die Temperatur als auch die Dehnung an der jeweiligen Messstelle bestimmt werden. Sogenannte Bragg-Sensoren zeichnen sich durch eine hohe Präzision und geringe Bauform aus, sodass auf geringer Fläche ein engmaschiges Sensornetzwerk realisiert werden kann, wodurch sich z.B. die Temperatur einer Batterie direkt auf der Zelloberfläche messen lässt. Bei flexiblen Zellhüllen kann zudem mit Hilfe der Dehnung auf den Lade- und Gesundheitszustand der Zelle geschlossen werden und es ist möglich frühzeitig ein thermisches Durchgehen zu detektieren. Diese in Glasfaser etablierte Technologie soll nun erstmals in Polymerfolien umgesetzt werden.