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Entwicklung von Na/NiCl2-Batteriemodulen mit optimierten Temperatur-Management – Projekt NaNi-Temp

Sonntag (01.01.2040)
00:00 - 11:27 Uhr Halle 2

Na/NiCl2-Batteriezellen sind wiederaufladbare Akkumulatoren mit festem Elektrolyten. Es können Energiedichten von 100-140 Wh/kg erreicht werden und Ladungs- und Entladungsvorgänge erfolgen im Stundenbereich. Dadurch bieten sich Na/NiCl2-Batterien ideal als stationäre Speicher in Kombination mit erneuerbaren Energien an. Durch den stetig wachsenden Energiespeichermarkt können Na/NiCl2-Batteriemodule einen enormen Beitrag zur Energiewende und Ressourcenschonung darstellen, da mit diesem effektiven und kostengünstigen Stromspeicher lange Stromtransporte vermieden werden können. Na/NiCl2-Batteriezellen müssen im Temperaturbereich von 270 °C bis max. 350 °C betrieben werden, um optimale Eigenschaften des Elektrolyten und eine lange Lebensdauer der Batteriezellen zu gewährleisten. Zur gleichmäßigen Aufwärmung des Systems bei einem Kaltstart, zur Reduzierung von Wärmeverlusten im stationären Betrieb und zur gezielten Abfuhr von Ohm’scher Wärme beim Be- und Entladen mit hohen C-Raten muss ein flexibles, zuverlässiges und energetisch effizientes Temperatur-Management vorhanden sein.

Innerhalb des Projektes NaNi-Temp erfolgt die Entwicklung und Erprobung produktnaher Design-Konzepte für Na/NiCl2-Batteriemodule inklusive Vorrichtungen zum thermischen Management unter praxisnahen Einsatzbedingungen. Ein besonderer Fokus liegt auf einer möglichst stabilen Betriebstemperatur im Standby-Modus (zwischen Be-/Entladezyklen) einerseits und auf der Begrenzung der maximalen Bauteiltemperaturen während des Auftretens hoher Lade- bzw. Entladeströme andererseits. Die Stabilisierung der Betriebstemperatur im optimalen Bereich erfolgt durch ein latentes thermisches Speichermodul, welches Wärme in Form einer Phasenumwandlung (fest-flüssig) eines Phasenwechselmaterials (PCM) speichert. Für den effizienten Wärmetransport zwischen den Na/NiCl2-Zellen und dem Latentwärmespeicher ist eine Minimierung der thermischen Widerstände erforderlich, was durch die Integration innovativer Verbundwerkstoffe mit maßgeschneiderten thermischen Eigenschaften, wie z. B. Metall-Graphit-Systeme, erreicht werden kann. Am Projektende wird die Wirksamkeit des entwickelten Temperiersystems an einem Na/NiCl2-Batteriemodul-Prototyp nachgewiesen.

 

Sprecher/Referent:
Dr.-Ing. Robert Dittrich
Fraunhofer IFAM Dresden
Weitere Autoren/Referenten:
  • Nadine Eißmann
    Fraunhofer IFAM Dresden
  • Dr. André Schlott
    Fraunhofer IFAM Dresden
  • Thomas Hutsch
    Fraunhofer IFAM Dresden