Das Ziel des Verbundvorhabens „Lithium-Ionen-Zellen zur Integration mit erweiterter Sensorik“ (LImeS) ist die Entwicklung, Optimierung und anwendungsnahe Integration von Lithium-Ionen-Zellen mit mehreren Sensoren. Diese Sensorik, deren Auswerteelektronik und die damit verbundene Zellintelligenz gewährleisten den sicheren Betrieb der gesamten Batterie bei maximaler Ausnutzung der Zellen. Dafür wird Sensorik in und an zylindrischen und prismatischen Lithium-Ionen-Zellen entwickelt, welche eine exakte Zustandsbestimmung der Zelle in Echtzeit und hierdurch eine angemessene Reaktion auf unsichere bzw. die Alterung beschleunigende Zellzustände ermöglicht.

Aus diesen Zellen werden Modul-Demonstratoren aufgebaut, an denen entsprechend notwendige Aufbau- und Verbindungstechnik entwickelt und optimiert werden.
Abschließend wird eine umfassende Evaluierung und Bewertung der industriellen Umsetzbarkeit unter Berücksichtigung des Kostenpotentials erstellt.

Das Konsortium des Verbundvorhabens besteht aus fünf Industriepartnern (BMW AG, Elring Klinger AG, enmech GmbH, InfineonTechnologies AG und VARTA Microbattery GmbH) und fünf wissenschaftlichen Instituten (Forschungszentrum Jülich, Fraunhofer Institut für Siliziumtechnologie, Hochschule für angewandte Wissenschaften Hamburg, Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung und dem Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik der Technischen Universität München).

Die Teilaufgabe des Lehrstuhls EES besteht darin, für diese Zellen Modelle zur Beschreibung der in den Batterien auftretenden Effekte und darauf basierenden Algorithmen zur Verknüpfung der Sensordaten mit den relevanten Systemzuständen zu entwickeln. Auf diese Weise sollen neue Methoden der Batteriezellenüberwachung durch eine Batteriemanagementsystem entwickelt werden, welche die durch die erweiterte Sensorik zur Verfügung stehende Informationen nutzen, um anwendungsrelevante Funktionsvorteile zu bieten.

Die wichtigsten im Projekt adressierten Funktionen, die durch den Einsatz der zusätzlichen Sensoren verbessert werden sollen, sind die Ladezustandsbestimmung unter anwendungsrealistischen Bedingungen, die Zellalterungsbestimmung mit Identifikation von Alterungsmechanismen im Betrieb und die Leistungsprädiktion zur optimalen Ausnutzung der Zellen an ihren Leistungsgrenzen.

Insgesamt soll es durch die genaue Kenntnis der inneren Batteriezustände ermöglicht werden, den Betriebsbereich von Zellen mit zusätzlicher Sensorik gegenüber Zellen ohne Sensorik zu erweitern. Hierdurch kann bei gleichem oder verbessertem Niveau von Sicherheit und Zuverlässigkeit mehr Energie und Leistung durch die Zelle zur Verfügung gestellt werden.