Batterie für Verteidigungsanwendungen

Die Erzeugung dynamischer, hochenergetischer Impulsleistung ist eine Sache. Dabei die Batterien kühl und sicher zu halten, ist jedoch eine andere.

Die in Alabama ansässige Auburn University und IntraMicron Inc., ein Unternehmen für die Entwicklung von Ingenieurtechnologien, präsentierten bei einer Sondervorführung am 7. Dezember eine Methode, die den extremen Anforderungen elektrischer Impulsstromsysteme gerecht wird, die speziell für Verteidigungsmissionen der nächsten Generation entwickelt wurden. Die Gäste wurden Zeugen simulierter Impulsstrom-Lastentladungen für Missionen, die von einem hochmodernen 1.000-Volt-Lithium-Ionen-Akkupack gespeist wurden. Dies ist Teil der laufenden Bemühungen des Teams, die nationale Sicherheit und Verteidigungslage des Landes zu verbessern.

Ein 1.000-Volt-Lithium-Ionen-Akkupack, entwickelt von der Auburn University und IntraMicron. (Foto: Auburn University)

„Wir verfügen über eine der weltweit größten Lithium-Ionen-Batterien, die sich bei höheren oder schnelleren Leistungen sicher entladen lässt als jedes andere verfügbare Lithium-Ionen-Batteriesystem“, sagte Bruce Tatarchuk, Mitbegründer und CEO von IntraMicron, der auch als Leiter des Center for Microfibrous Materials Manufacturing der Auburn University und Charles Gavin III-Stiftungsprofessor im Fachbereich Chemieingenieurwesen fungiert.

Die Batterie und das Kühlsystem von IntraMicron sind zusammen mit anderen, für die Last selbst entwickelten Kühlsystemen miteinander gekoppelt, mit freundlicher Genehmigung von Rocky Research/Honeywell.

„Wenn man eine Batterie bei voller Leistung entlädt, fließt die Hälfte der Energie in die elektrische Last, die andere Hälfte wird als Wärme in der Batterie erzeugt“, sagte Tatarchuk. „Das sind 1.000 Volt und 800 Ampere, also eine 800-kW-Batterie. Unsere Technologie bietet eine sichere und effektive Möglichkeit, diese Wärme abzuleiten. So wird verhindert, dass eine Batterie so heiß wird, dass sie explodiert und damit auch alle anderen 275 Batterien im Paket in Brand geraten.“

„Wir sind führend bei diesem Batteriepaket und -design und besitzen US-amerikanische und weltweite Patente. Es ist unser Baby“, sagte Tatarchuk.

Das System sei mit maximalen Sicherheitsvorkehrungen konzipiert, um Batterieausbreitungsfehler zu verhindern, so Tatarchuk, und ermögliche gleichzeitig den Betrieb der Zellen mit Spitzenstrom und -leistung. Durch Wärmemanagement ermögliche diese Batterie-Thermotechnologie eine bis zu vierfache Steigerung der Leistungsdichte und ebne damit den Weg für Pulsleistungsanforderungen der nächsten Generation. Die thermische Energiespeicherung biete eine hochdichte, konstante Kühlleistung für gerichtete Energie oder andere Missionssysteme und Leistungsanforderungen.

„Aus Forschungssicht konzentrieren wir uns an der Auburn University stark auf gesellschaftliche Auswirkungen und die Verbesserung der Lebensqualität, die Förderung unserer Wirtschaft und die Sicherheit unseres Landes“, sagte Steve Taylor, Vizepräsident für Forschung und wirtschaftliche Entwicklung an der Auburn University. „Auburn leistet in den Bereichen Ingenieurwesen, Naturwissenschaften, Mathematik und Veterinärmedizin einen erheblichen Beitrag zur nationalen Sicherheit. IntraMicron ist Teil dieser umfassenden Bemühungen im Fertigungsbereich und trägt dazu bei, dass wir in diesem Land die erforderliche industrielle Basis für den Schutz unserer Wirtschaft haben. Strategische Investitionen in Forschungsfakultäten, Investitionen in die Forschungsinfrastruktur unseres Campus und Investitionen in Forschungsprogramme können Technologien hervorbringen, die wir zu unserer Verteidigung benötigen. Und in diesem Fall tragen wir dazu bei, unsere Wirtschaft weiter voranzutreiben und Amerikas Sicherheit zu gewährleisten.“

IntraMicron wurde 2001 mit dem Ziel gegründet, die an der Auburn University entwickelte Technologie für Mikrofasermaterialien zu kommerzialisieren. Darüber hinaus hat das Unternehmen leitfähige Additive entwickelt, die in der Luftfahrtindustrie zur Vermeidung statischer Aufladung eingesetzt werden, hochmoderne Gasmasken für NATO- und US-Soldaten, Katalysatorsysteme zur Herstellung erneuerbarer Kraftstoffe aus Abfällen, Metallfilter für die Chemie- und Pharmaproduktion sowie die leistungsstärksten und sichersten Lithiumbatterien der Welt.

Tatarchuk sagte, die wichtigste Botschaft sei nicht nur IntraMicron oder Auburn und eine neue Technologie. Vielmehr gehe es „um kooperative Teamarbeit und ein wachsames Auge für die Bedürfnisse unserer Stakeholder“.

„Bei IntraMicron arbeiten Auburn-Studenten und Doktoranden Seite an Seite, und auch ehemalige Praktikanten arbeiten als Ingenieure im Team“, sagte Tatarchuk. „Das Militär legt großen Wert auf die Personalentwicklung und die strategische Versorgung mit technisch versierten Fachkräften. Dass wir die Ausbildung der Studenten auf den entscheidenden Bedarf der zukünftigen Arbeitskräfte abstimmen können, ist ein großer Vorteil.“

Hier arbeiten eine Universität und ein kleines Spin-off-Unternehmen zusammen. Wir reden nicht nur darüber. Wir tun es auch. Wir zeigen, dass es nicht nur um eine bestimmte Technologie und die Zusammenarbeit einer Gruppe von Menschen geht. Es geht auch um die übergreifende und kollaborative Plattform, die wir ansprechen. Wen wird das beeinflussen? Forschungsziele mit gesellschaftlichem Nutzen – in diesem Fall die Landesverteidigung.