CUSTOMCELLS® - WIEDERAUFLADBARE HOCHTEMPERATUR LITHIUM-IONEN ZELLTECHNOLOGIE

Neue Li-Ionen-Batterien erfüllen bei Temperaturen bis 150 °C höchste Sicherheitsstandards. Auch unter extremen Anwendungsbedingungen wie bei geologischen Tiefenbohrungen liefern sie zuverlässig Energie für Sensoren und können vor Ort aufgeladen werden. Die Batterien stehen für vielfältige weitere Anwendungen zur Verfügung. Konventionelle Lithium-Ionen- Batteriezellen garantieren nur in einem begrenztem Temperaturbereich (typischerweise 0 °C bis 40 °C, maximal 60 °C) einen sicheren Einsatz und eine akzeptable Lebenserwartung. Andere Energiespeichersysteme wie Lithium- Metall-Batterien ermöglichen zwar höhere Anwendungstem- peraturen, wie sie beispielsweise bei Tiefenbohrungen auftreten, bergen aber gleichzeitig ein hohes Risikopotential und sind nicht wiederaufladbar. Beim Betrieb so genannter MWD (Measurement While Drilling)-Geräte, bei denen die Messeinrichtungen in den Bohrstrang hinter dem Bohrwerk- zeug integriert sind, müssen die eingesetzten Sensoren mit Energie versorgt werden. Das erledigt zwar ein von der Bohrspülung angetriebener Generator im Bohrkopf, der allerdings nicht durchgehend die gleiche Leistung erbringt. Deshalb werden als Energiepuffer Batterien benötigt, die den extremen Bedingungen standhalten.

Das Produkt und seine Innovation

Angeregt durch den Bedarf der Bohrlochmessungen mit MWD- Geräten haben sich die Custom Cells Itzehoe GmbH, das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie (ISIT) und das kanadische Unternehmen Evolution Engineering Inc. das Ziel gesetzt, Lithium- Ionen-Batterien zu entwickeln, die besonders sicher sind und bei hohen Temperaturen entladen und geladen werden können. Der bisher bei den Bohrungen nötige Batteriewechsel würde damit entfallen. In dem ZIM-Kooperationsprojekt hat das ISIT ein Konzept für magnetfeldreduzierte Zellen in Li-Ionen- Technologie entwickelt, während sich Custom Cells Itzehoe auf die Entwicklung der hochtemperaturfesten Batteriezellen auf Basis einer neuartigen Li-Ionen-Zellchemie mit neuen Materialkombinationen konzentrierte. Dem kanadischen Partner Evolution Engineering Inc. oblagen die Assemblierung zu Batteriepacks, die Anpassung des Batteriemanagementsystems und die Durchführung von Feldtests.

Der Markt und die Kunden

Im Ergebnis der Entwicklung und der Produktion erster Musterserien bietet CUSTOMCELLS® kundenspezifisch konfigurierbare Li-Ionen-Batteriezellen an, die im Temperaturbereich von 0 °C bis 150 °C zuverlässig geladen und entladen werden können, eine hohe Sicherheit gegen thermisches Durchgehen und Metallbrand bieten und auch unter rauen Umgebungsbedingungen mit einer langen Lebensdauer eingesetzt werden können. Das Marktpotenzial für die Hochtemperatur-Lithium-Ionen-Batterien ist groß. Neben dem bereits erfolgten Einsatz bei Bohrloch- messungen bieten sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Sie eignen sich als Energieversorger beispielsweise für die kabellose Energieversorgung von Geräten der Medizintechnik, welche heiß sterilisiert werden, für das Monitoring von sicherheitsrelevanten bzw. besonders gefährdeten Bereichen, in denen eine hohe Umgebungstemperatur auftreten kann, oder auch als Energie-Back-up- System für Stellmotoren in sicherheitskritischen Bereichen, in denen im Katastrophenfall hohe Temperaturen auftreten.