{"id":29982,"date":"2023-04-06T08:00:32","date_gmt":"2023-04-06T06:00:32","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electrosuisse.ch\/?p=29982"},"modified":"2024-03-11T14:16:31","modified_gmt":"2024-03-11T13:16:31","slug":"mehr-nachhaltigkeit-in-der-elektromobilitaet-und-co","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electrosuisse.ch\/de\/mehr-nachhaltigkeit-in-der-elektromobilitaet-und-co\/","title":{"rendered":"Mehr Nachhaltigkeit in der Elektromobilit\u00e4t"},"content":{"rendered":"

[vc_row][vc_column][vc_column_text]Um den Zustand von Batteriezellen pr\u00e4ziser und ohne Laboraufwand bestimmen zu k\u00f6nnen, wurde am Fraunhofer IFAM in Bremen die Bestimmung des Wechselstromwiderstands innerhalb der Batterie mittels dynamischer Impedanzspektroskopie weiterentwickelt. So sind Messungen w\u00e4hrend des Betriebs m\u00f6glich, durch die Aussagen zur Leistungsf\u00e4higkeit in Echtzeit getroffen werden k\u00f6nnen.<\/strong><\/p>\n

F\u00fcr die Alterung von Batteriezellen sind viele Faktoren entscheidend. Neben der kalendarischen Alterung, die haupts\u00e4chlich durch Lagerungstemperaturen und den Ladezustand w\u00e4hrend der Lagerung bestimmt wird, ist vor allem die Historie aller Lade- und Entladevorg\u00e4nge mit den dabei jeweils aufgetretenen Strombelastungen und Temperaturen massgeblich. Es sind also viele variierende Einflussfaktoren \u00fcber grosse Zeitr\u00e4ume, weshalb die pr\u00e4zise Bestimmung des Alterungszustands komplex und bisher mit erheblichem Aufwand verbunden ist. Dabei basieren bestehende Ans\u00e4tze entweder auf Simulationen, die eine vereinfachte Beschreibung des Batteriesystems und des Zersetzungsprozesses darstellen, oder auf experimenteller Extrapolation der Zyklenlebensdauer der Batteriezellen. Hierbei wird der empirische Zusammenhang zwischen der gemessenen Impedanz einer Zelle und der Kapazit\u00e4t der Batterie ermittelt.<\/p>\n

F\u00fcr die simulative Modellierung muss man die Detailprozesse f\u00fcr jeden Zelltyp kennen. Ausserdem muss zur \u00dcbertragung auf eine neue Zellchemie der gesamte Beschreibungsprozess erneut durchgef\u00fchrt werden, was aufwendig ist. Dies ist auch bei der Extrapolation aus Messungen der Fall, da hier f\u00fcr jeden zu beschreibenden Zelltyp und alle existierenden Umgebungsbedingungen (Temperatur, Lastprofil etc.) der komplette Messaufwand durchgef\u00fchrt werden muss.<\/p>\n

Mit dem neuen Entwicklungsansatz zur Lebensdauerbestimmung erh\u00e4lt das Batteriesystem ein Ged\u00e4chtnis \u00fcber alle Vorg\u00e4nge. Beim neuen Ansatz wird die Lebensdauer von Batteriezellen anhand eines Modells beschrieben, das auf einem begrenzten Kenntnisstand zur Zellchemie beruht. Hierf\u00fcr werden mathematische Modelle f\u00fcr nichtlineares Verhalten mit \u00abMemory-Effekten\u00bb (sog. Volterra-Reihen) zur Beschreibung der Zelleigenschaften verwendet. Dieser Ansatz bietet den Vorteil, dass die Ausgabe des Systems von der Eingabe in das System zu allen Zeiten abh\u00e4ngt, das System also ein Ged\u00e4chtnis \u00fcber alle vorherigen Vorg\u00e4nge erh\u00e4lt, was zur Beschreibung des Alterungsprozesses unerl\u00e4sslich ist.<\/p>\n

Der entscheidende Schritt ist dann die Messung der dynamischen Impedanz der Batteriezellen w\u00e4hrend des Einsatzes, d. h. w\u00e4hrend des Ladens bzw. Entladens der Zelle. Es ist dabei m\u00f6glich, die mathematischen Parameter zur Beschreibung des Verhaltens der Zellen direkt zu messen. Mithilfe dieser mathematischen Darstellung k\u00f6nnen dann auch nicht gemessene Zust\u00e4nde ber\u00fccksichtigt werden, wodurch die \u00dcbertragbarkeit auf andere Umgebungsbedingungen und Zellchemien, also die Ber\u00fccksichtigung neuer Batterietypen, erm\u00f6glicht wird.<\/p>\n

Die neue Methode bietet nicht nur die M\u00f6glichkeit, die Ergebnisse mit geringem Aufwand auf ganz verschiedene Zelltypen (z. B. Festk\u00f6rperbatterien) zu \u00fcbertragen, sondern vor allem den Vorteil, dass die Messungen direkt w\u00e4hrend der Nutzung einer Batterie z. B. im Elektroauto durchgef\u00fchrt werden k\u00f6nnen. Zus\u00e4tzlicher Laboraufwand oder eine Einschr\u00e4nkung der Nutzung zur Altersbestimmung ist nicht n\u00f6tig.<\/p>\n

Durch Implementierung in das Batteriemanagementsystem lassen sich daher w\u00e4hrend der Nutzung des Systems alle notwendigen Daten zur Lebensdauerprognose gewinnen. Zudem k\u00f6nnen aufgrund dieser Daten optimierte Ladestrategien entwickelt werden, um damit die Gesamtlebensdauer des Batteriesystems zu erh\u00f6hen. Damit werden Lebensdauerkosten gesenkt und die Nachhaltigkeit beim Einsatz eines Batteriesystems in der Anwendung gesteigert.<\/p>\n

Mehr Informationen unter: <\/em>
\nhttps:\/\/www.ifam.fraunhofer.de\/de\/Presse\/nachhaltigkeit-mit-neuen-messmethoden-zur-hoeheren-lebensdauer-von-batteriezellen.html<\/a><\/em>[\/vc_column_text][\/vc_column][\/vc_row]<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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