Mikrosysteme für selbstheilende Batterien
Im von der Professur Sensorik koordinierten europäischen Forschungsprojekt HEALINGBAT werden an der Professur neuartige Sensorkonzepte erforscht, die das Innenleben von Batterien „wahrnehmbar“ machen. Ziel ist es, den inneren Zustand der Energiespeicher in Echtzeit zu erfassen, Alterungsprozesse frühzeitig zu erkennen, selbstheilende Prozesse gezielt auszulösen und Sicherheit sowie Lebensdauer deutlich zu erhöhen.
Im Zentrum steht die Entwicklung eines mikrosystemtechnisch gefertigten, planaren quasi‑2D‑Sensorarrays, das direkt in die Batterie integriert werden kann. Dieses extrem dünne, flächige Sensorsystem wird in Dünnschichttechnologie hergestellt und so konzipiert, dass es sich nahtlos in die Zellarchitektur einfügt – ohne die elektrochemischen Prozesse zu beeinflussen.
Das Sensorarray erfasst ortsaufgelöst zentrale Batterieparameter wie Temperaturverteilung, Druckentwicklung und Gasbildung im Inneren der Zelle. Dadurch entsteht erstmals ein detailliertes Echtzeitbild der inneren Zustände. Kritische Inhomogenitäten oder beginnende Degradationsprozesse können erkannt werden, bevor sie zu Leistungsabfall oder sicherheitsrelevanten Problemen führen.
Die Entwicklung folgt der gesamten sensorischen Wertschöpfungskette – von der Erforschung geeigneter physikalischer und elektrochemischer Wandlungsprinzipien über die Miniaturisierung in der Mikrosystemtechnik bis hin zur Integration in ein intelligentes Gesamtsystem. Mehrere Sensorelemente werden auf einer gemeinsamen Plattform kombiniert und mikrotechnisch strukturiert.
HEALINGBAT ist Teil der EU-Initiative Battery2030+ und wird von der Professur Sensorik koordiniert. Die Partner im HEALINGBAT‑Konsortium übernehmen dabei die Instrumentierung zur präzisen Auslese der Sensorsignale sowie die Entwicklung eines erweiterten Batterie‑Management‑Systems (BMS). Dieses BMS verarbeitet die von den eingebetteten Sensorarrays gelieferten Echtzeitdaten und nutzt sie zur dynamischen Anpassung von Betriebsparametern wie Temperaturführung oder Ladeleistung sowie der Steuerung von Heilungsmechanismen in der Batterie. So entsteht ein geschlossenes, lernfähiges System aus Sensorik, Datenverarbeitung und aktiver Regelung.
Durch diese enge Verzahnung von Sensorentwicklung an der TU Dortmund und Systemintegration durch die Projektpartner entsteht eine neue Generation intelligenter Energiespeicher: transparent, adaptiv und deutlich langlebiger.
HEALING BAT zeigt, wie aus präziser Mikrosystemtechnik, innovativer Sensorik und intelligenter Systemarchitektur eine nachhaltige Batterieplattform der Zukunft entsteht.
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