Entwicklerforum »Batterien & Ladekonzepte 2015« – Sessions 5 und 6 Woran erkennt man eine alternde Batterie?

Aus der Leerlaufspannung allein lässt sich der aktuelle Alterungszustand einer Batterie nicht bestimmen. Welche anderen, oft komplexen Mess- und Testverfahren sich hier eignen, zeigt das Entwicklerforum »Batterien & Ladekonzepte« am 5. März in München.

Alterungszustand und Lebensdauer von Akkus sind Themen, denen sich gleich zwei Sessions des Entwicklerforums »Batterien & Ladekonzepte« widmen. In Session 5 geht es vor allem um Methoden zur Batterieprüfung und Verfahren in der Batterieproduktion, während sich die Session 6 dem Thema Lebensdauer von vielen Seiten nähert.

Gerade in Hochzuverlässigkeits-Anwendungen ist es wichtig, eine alternde Batterie zu erkennen, bevor ihre Leistung merklich nachlässt. Doch festzustellen, ob und wie weit sich eine Batterie bereits dem Ende ihrer Lebensdauer angenähert hat, war schon immer eine besondere Herausforderung. Impedanzmessungen liefern bei den heutigen Lithium-Ionen-Akkus keine belastbare Aussage mehr. Isidor Buchmann, Batterie-Test-Guru und Gründer des Unternehmens Cadex, stellt in seinem Vortrag Techniken für Schnelltests in der Zeit- und Frequenzdomäne vor, mit denen sich der Zustand von Lithium-Ionen und Blei-Säure-Batterien in Sekunden feststellen lässt.

Technik, mit der sich ein Lithium-Akku umfassend diagnosefähig machen lässt, zeigt Marcus Riegger, Rawe Electronic, in seinem Vortrag. Neben einer permanenten Temperaturmessung und -überwachung lässt sich damit laut Riegger die aktuelle absolute und relative Kapazität bestimmen. Alle erfassten Daten werden zudem aufgezeichnet, wodurch sich auch die Batteriehistorie für die Bestimmung des Zustands heranziehen lässt. Und mit aktiven Funktionen wie Kapazitäts-Balancing oder Soft-Startup kann die vorgestellte Technik die Lebensdauer der Batterie optimieren.

Nils Stentenbach, Voltavision, erklärt im Anschluss, warum bei der Entwicklung komplexer Hochvolt-Batteriesysteme der Aufbau und das Prüfen von Funktionsmustern und Prototypen wichtig sind. Er vermittelt die Vorteile und die Notwendigkeit der Musterfertigung, gibt einen Einblick in die verschiedenen Herausforderungen bei einzelnen Modulen und kompletten Batteriesystemen und verdeutlicht die Themen werden an verschiedenen, konkreten Beispielen aus der Praxis.

Auf die Montage von Batteriemodulen zielt der letzte Vortrag dieser Session. Till Günther arbeitet am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften der TU München, wo eine automatisierte Modulmontage mit besonderem Fokus auf Flexibilität und Qualitätssicherung geplant und aufgebaut wird. Günther stellt im Rahmen seines Vortrags die Vorgehensweise beim simulationsgestützten Erstellen eines Demonstrators, der mit den vielen unterschiedlichen Zellformaten und -größen klarkommen soll.

Nach der Mittagspause stellt Erik Wognsen, Universität Aalborg, im ersten Vortrag der »Lifetime«-Session ein neues Verfahren zur Abschätzung der Lade- und Entladezyklen vor, die eine bestimmte Batterie bei bekanntem Lastprofil durchlaufen kann. Als Ergebnis liefert dieses Verfahren Scores, mit deren Hilfe sich bessere von schlechteren Lebensdauerprofilen unterscheiden lassen sollen.

Im Anschluss untersucht Simon Schuster, TU München, das zyklische Alterungsverhalten von Lithium-Ionen-Zellen und forscht nach der Ursache für einen abrupten Kapazitätsabfall. Besondere Bedeutung bekommt diese Thematik vor dem momentan heiß debattierten Ansatz, ausrangierte Lithium-Ionen-Akkus aus Elektrofahrzeugen einer Wiederverwendung zum Beispiel als stationärer Speicher für alternative Energie zuzuführen (2nd life application).

Thermische Hotspots in Zellen und Akkupacks per Simulation aufzuspüren, ist das Thema von Lucas Kostetzer, Cadfem. Elektrochemisch-thermische Batteriemodelle eignen sich hierfür zwar, sind aber für konkrete Zellen schwer zu erstellen. Hier können Ersatzschaltungsmodelle auf 3-D-Basis weiterhelfen. Kostetzer evaluiert und vergleicht zwei Modellierungsansätze für die elektrothermische Kopplung und präsentiert die Ergebnisse dieser Untersuchungen unter typischen Lade- und Entladebedingungen.

Weitere Informationen zum gesamten Vortragsprogramm der Veranstaltung und eine Online-Anmeldemöglichkeit gibt es hier.

 

Eindrücke vom Batterieforum 2014:

Bilder: 21

Batterieforum 2014

Knapp 500 Energiespeicher-Experten kamen am 18. und 19. Februar 2014 in München zusammen, um sich zum neuesten Stand der Batterietechnik auszutauschen.