Der Winter ist nah…
An der hiesigen Uni wird an einer Vielzahl verschiedener Themen fleißig geforscht. Eines dieser Themen hat in den letzten Jahren aufgrund der starken Förderung durch die Politik, sowie der gesellschaftlichen Trendwende hin zur Elektromobilität eine besondere Tragweite erlangt: Die Batterieforschung. Aus diesem Grunde möchte ich euch mit diesem interessanten Cache zu einem Ort führen, an dem an der Entwicklung neuer Batterien geforscht wird.
Was ist denn eigentlich eine Batterie?
Batterien sind elektrochemische Energiespeicher, die dazu in der Lage sind, elektrische Energie über längere Zeiträume für die spätere Verwendung zu speichern. Man unterscheidet zwischen primären Batterien (nicht wiederaufladbar) und sekundären Batterien (im Volksmund auch „Akku“ genannt). Batterien, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien, finden heutzutage in vielfältiger Form Anwendung. Besonders wichtige Anwendungen sind dabei mobile Endgeräte, wie Handys und Laptops, aber auch große Batteriepacks für Elektroautos, bei denen jeweils möglichst große Energiemengen kostengünstig, platz- und gewichtssparend, nachhaltig und umweltfreundlich gespeichert werden sollen.
Woran wird in Münster geforscht?
In Münster werden in zahlreichen Projekten viele verschiedene Eigenschaften und Parameter von Lithium-Ionen-Batterien, aber auch von Batterie-Typen der nächsten Generation getestet und optimiert.
Überhaupt gibt es bei Batterien eine sehr große Anzahl an Parametern, die verbessert werden können: Umweltfreundlichkeit, Kosten, Energiedichte, Langlebigkeit, Temperaturbeständigkeit, Sicherheit, Lade- und Entladegeschwindigkeit, …
Um alle diese Dinge zu verbessern, wird hier vornehmlich auf „Zellebene“, d.h. auf der kleinsten Einheit einer Batterie, gearbeitet. Diese Zellebene beinhaltet insbesondere die Erforschung der elementaren chemischen und elektrochemischen Prozesse beim Laden, Entladen und Altern der Batterien. Zellen bestehen mindestens aus einer Arbeits- und einer Gegenelektrode, die durch einen Elektrolyten und teilweise einen Separator räumlich getrennt sind. Um Batteriezellen zu testen, wird in den meisten Fällen, je nach Forschungsziel, eins von drei Standard-Testzelldesigns verwendet:
1) Knopfzellen
Viele Menschen kennen diesen Zelltyp aus dem Haushalt, da viele Kleingeräte ihre Energie aus Batterien mit diesem Aufbau beziehen. Vorteilhaft ist dabei die schnelle und reproduzierbare Konstruktion der Zellen. Nachteilig ist die sehr geringe Elektrodengrößen, wodurch Testergebnisse manchmal nur eingeschränkt auf größere Batteriesysteme übertragbar sind.
2) Dreielektrodenzellen
Dieser Zellaufbau ist etwas aufwendiger im experimentellen Aufbau als Knopfzellen. Besonders vorteilhaft ist aber, dass man zusätzlich zu den beiden üblichen Elektroden der Zelle noch eine weitere „Referenzelektrode“ einbauen kann, um noch aussagekräftigere elektrochemische Daten zu erhalten. Das Gehäuse dieser Zellen ist üblicherweise ein T-Stück aus Edelstahl, in welches sich anhand von Halterungsstäben, Federn, Dichtungen und Schraubgewinden die benötigten Komponenten der Batteriezellen einsetzen lassen.
3) Pouch-Zellen
Das „Einpouchen“ könnte man auch als Vakuumieren bezeichnen. Ähnlich wie bei diesem, in der Küche oder der Lebensmittelverarbeitung üblichem, Prozess werden verhältnismäßig großflächige Elektroden in speziellen thermoplastischen Folien unter Vakuum eingeschweißt. Dieser Vorgang sorgt dafür, dass praktisch keine Luft oder sonstige Gasatmosphäre in den Zellen vorhanden ist, um Nebenreaktionen einzuschränken und Volumen zu sparen. Vorteilhaft ist, dass diese Art von Zellen besonders nah an der industriellen Batteriefertigungstechnik ist und sich demnach Forschungsergebnisse besonders gut auf die technische Anwendung übertragen lassen. Nachteilig ist hierbei die zeitaufwendigere Herstellungsprozedur.
Zum Cache:
An dieser Stelle gab es bereits bis vor kurzem einen Mystery-Cache, der jetzt durch diesen neuen Tradi-Cache ersetzt werden soll. Der Cache selbst ist einem typischen Zellgehäuse im Dreielektrodenaufbau nachempfunden, wie es zu Hunderten im benachbarten Gebäude benutzt wird. Aber keine Angst: Ihr könnt ihn ruhig anfassen. Vor Ort bitte ich euch darum, vorsichtig zu sein und nicht allzu auffällig nach dem Behälter zu greifen. Bei Schäden der Verklebung oder des Magneten gebt mir bitte per Nachricht Bescheid. Am wenigsten Muggel trifft man hier am Wochenende an.
Zum Namen:
Wer sich fragt, was es mit dem Namen des Caches auf sich hat, wird auf der Wikipedia-Seite des hiesigen Batterieforschungszentrums sicherlich eine jahreszeitliche Erleuchtung erfahren.