Batterieforschung: Neue Werkzeuge für die Entwicklung

Ob bei mobilen Geräten, bei Fahrzeugen oder bei der Energieversorgung mit fluktuierenden Ressourcen – Batterien sind die Basis für viele Zukunftstechnologien. Ihre Entwicklung ist allerdings zeit- und ressourcenaufwendig. Helfen können ein verbessertes theoretischen Verständnis sowie innovative Ansätze für die Simulation, die seit 2017 im interdisziplinären Graduiertenkolleg SiMET (Simulation mechano-elektro-thermischer Prozesse in Lithium-Ionen-Batterien) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) in Zusammenarbeit mit Forschenden aus der Hochschule Offenburg und dem Helmholtz-Institut Ulm erarbeitet werden.

„Lithium-Ionen-Batterien sind komplexe multiphysikalische und multiskalige Systeme. Die simulationsbasierte Vorhersage ihres Verhaltens ist eine anspruchsvolle, sehr vielschichtige Aufgabe“, erklärt der Sprecher des Kollegs, Thomas Wetzel vom Institut für Thermische Verfahrenstechnik des KIT. „Für die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer einer Batterie sind nicht nur die elektrischen und elektrochemischen, sondern auch thermische und mechanische Vorgänge relevant, die auf vielfältige Weise interagieren.“

Die rund 50 Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler im Graduiertenkolleg SiMET stellen sich dieser Herausforderung und entwickeln neuartige numerische Simulationsmethoden, mit denen sich das Verhalten spezifischer Designentwürfe rein digital berechnen lässt. „Damit tragen unsere Kollegiatinnen und Kollegiaten maßgeblich zur Beschleunigung und Effizienzsteigerung in der Batterieentwicklung bei“, so Wetzel. Die internationale Fachzeitschrift Energy Technology widmet dieser Forschung nun eine Sonderausgabe.

mhe, 22.06.2021