Spin-basierter Quanten-Magnetfeldsensor in einem Messvorgang. Der Sensor wird optisch angeregt, um die Magnetfeldmessung zu starten. Die Information vom gemessenen Signal wird durch die Emission kodiert, weitergeleitet und in Form von Magnetfeldmappings visualisiert.

Spin-basierter Quanten-Magnetfeldsensor in einem Messvorgang. Der Sensor wird optisch angeregt, um die Magnetfeldmessung zu starten. Die Information vom gemessenen Signal wird durch die Emission kodiert, weitergeleitet und in Form von Magnetfeldmappings visualisiert. (Bild: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg/Prof. Roland Nagy)

Um die Nachhaltigkeit der Elektromobilität zu fördern, gewinnt das Upcycling von Lithium-Ionen-Batterien an Bedeutung. Statt sie direkt zu recyceln, werden sie für neue Anwendungen genutzt. Technische und wirtschaftliche Hürden haben dies bislang erschwert. Ein Forscherteam entwickelt nun eine Lösung mit KI und Quantenmagnetometrie, um Batterien sicher und effizient für eine Zweitnutzung zu qualifizieren.

Warum ist die Zustandsbestimmung von Batterien eine Herausforderung?

Lithium-Ionen-Batterien altern mit der Zeit. Ihr Kapazitätsverlust und steigender Innenwiderstand verringern Energie und Leistung. Der sogenannte State-of-Health (Soh) beschreibt diese Veränderungen. Klassische Methoden zur Soh-Ermittlung erfordern jedoch elektrische Kontaktierung und liefern meist nur grobe Aussagen zum Gesamtzustand der Zelle. Zudem sind sie zeitaufwendig und für industrielle Anwendungen wenig geeignet.

Wie hilft Quantenmagnetometrie bei der Batteriediagnose?

Im Gegensatz zu bisherigen Verfahren ermöglicht die Quantenmagnetometrie eine präzise und schnelle Analyse von Batteriezellen. Sie misst magnetische Eigenschaften, die auf Defekte, Verunreinigungen oder den Ladezustand hinweisen. Das Forschungsprojekt "Qualiprom" setzt auf eine Kombination aus Hochgeschwindigkeitsmessung und KI-gestützter Analyse, um Batteriezellen nach ihrem Gesundheitszustand zu klassifizieren.

Welche Rolle spielt KI bei der Batterieprüfung?

Für die Analyse der Magnetfeldmessungen kommen Deep-Learning-Verfahren zum Einsatz. Diese identifizieren charakteristische Merkmale der Batteriezellen und ordnen sie in Kategorien wie „gesund“, „degradiert“ oder „defekt“ ein. Besonders wichtig ist die Erkennung funktionstüchtiger, aber nicht mehr für Elektrofahrzeuge geeigneter Zellen. Diese können in weniger anspruchsvollen Anwendungen weiterverwendet werden.

Circular Valley Convention: Die Plattform für industrielle Kreislaufwirtschaft

Logo Circular Valley Convention

Die Circular Valley Convention, organisiert von der Messe Düsseldorf in Zusammenarbeit mit der Circular Valley Stiftung und dem Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Umsicht, findet vom 12. bis 13. März 2025 im Areal Böhler in Düsseldorf statt.

Die internationale Veranstaltung vereint Entscheidungsträger aus Industrie, Start-ups, Forschung, Politik und Gesellschaft, um innovative Lösungen und Geschäftsmodelle für eine nachhaltige Zukunft zu präsentieren. Die Convention umfasst hochkarätige Konferenzen, eine Expo und exklusive Events und bietet Raum für Wissensaustausch und Networking.

Als offizieller Medienpartner ist neue verpackung natürlich auch vor Ort präsent: Neben einem Stand im Ausstellungsbereich moderiert Chefredakteur Philip Bittermann am 12. März ein Panel zum Thema „How digitalization makes the cycle possible“.

Seien Sie dabei und gestalten Sie die Kreislaufwirtschaft von morgen mit!

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Kunststoffrecycling: Der große Überblick

Mann mit Kreislaufsymbol auf dem T-Shirt
(Bild: Bits and Splits - stock.adobe.com)

Sie wollen alles zum Thema Kunststoffrecycling wissen? Klar ist, Nachhaltigkeit hört nicht beim eigentlichen Produkt auf: Es gilt Produkte entsprechend ihrer Materialausprägung wiederzuverwerten und Kreisläufe zu schließen. Doch welche Verfahren beim Recycling von Kunststoffen sind überhaupt im Einsatz? Gibt es Grenzen bei der Wiederverwertung? Und was ist eigentlich Down- und Upcycling? Alles was man dazu wissen sollte, erfahren Sie hier.

Wie funktioniert die neue Schnelltestmethodik?

Im Rahmen des Projekts werden Batteriezellen künstlich gealtert und anschließend quantenmagnetisch untersucht. Ein Quantensensor erfasst dabei das Magnetfeld der Zelle mit hoher Präzision und ermöglicht eine zerstörungsfreie Analyse. Das Verfahren spart Zeit, da es ohne Lade- und Entladezyklen auskommt, und kann sowohl in der Zellproduktion als auch beim Upcycling oder Recycling angewendet werden.

Was sind die Ziele des Projekts?

Das Projekt zielt darauf ab, das Verfahren von der Laborphase in die industrielle Anwendung zu überführen. So sollen Second-Life-Anwendungen für Batterien effizienter und wirtschaftlicher gestaltet werden. Die Kombination aus Quantenmagnetometrie und KI trägt dazu bei, die Ressourcennutzung zu optimieren und Elektromobilität nachhaltiger zu machen.

Quelle: Fraunhofer IFAM

Hintergrundinformationen zum Projekt

Das "Qualiprom-Projekt" wird von Industrial Dynamics koordiniert, die das Ziel verfolgt, die entwickelte Methodik von der Laborebene in die industrielle Anwendung zu überführen. Die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ist verantwortlich für die Magnetfeldanalyse von Batterien und die Entwicklung von Quantensensoren, wobei das Hauptziel in der Etablierung der Quantentechnologie in der Batteriezellherstellung und im Recyclingprozess liegt. Nehlsen entwickelt das Layout für eine Recycling-Sortieranlage basierend auf dem Magnetfeldsensor. Sekels arbeitet an einem Prototyp für eine magnetische Feldabschirmung, speziell für die Qualitätskontrolle von Lithium-Ionen-Zellen. Battery Dynamics bringt ihre Expertise in der elektrochemischen Alterungsdiagnostik ein, während das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM Deep-Learning-Methoden zur automatischen Soh-Klassifizierung von Batteriezellen verwendet. Zudem bewertet das Fraunhofer IFAM den ökologischen Mehrwert von Upcycling-Strategien im Vergleich zum Recyclingansatz.

Das Projekt wird gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF, Förderkennzeichen: 03XP0573B, Projektlaufzeit: 01.12.2023 bis 30.11.2026, Projektträger: Jülich

SAVE THE DATE: Praxisforum Kunststoffrezyklate 2025

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Das Praxisforum Kunststoffrezyklate bietet geballtes Expertenwissen auf internationaler Ebene: Neben aktuellen Marktentwicklungen, Forschungsansätzen und technischen Lösungen liegt der Fokus verstärkt auf praktischen Anwendungen in den unterschiedlichsten Branchen.

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