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TU Berlin

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LioBat

Lifetime-optimized high-performance multiuse and modular battery system based on a design for easy renewability

  • Deutsch – Koreanisches Verbundprojekt
  • Deutsche Projektpartner: Constin GmbH, TU Berlin
  • Koreanische Projektpartner: Bexel, Corn CO. LTD, Kyungpook National University
  • Gefördert vom ZIM
  • Projektdauer: 01.11.2019 – 31.08.2022

Motivation

Mit zunehmendem Bewusstsein für umweltbelastende Fahrzeuge hat sich die Elektromobilität deutlich erhöht. Die hier weit verbreiteten Lithium-Ionen Batterien werden nach 5-8 Jahren der Nutzung zurückgegeben. Diese Batterien sind nicht völlig unbrauchbar, aber im Vergleich zu neuen weniger effizient. Die Entsorgung dieser Batterien ohne Prüfung, ob sie in einer 2nd-Life-Version verwendet werden können, ist eine Verschwendung von seltenen Materialien. Der Recyclingprozess dieser Batterien ist oft mühsam und weniger effizient. Derzeit gibt es nur wenige Unternehmen, die ihre Batterien mit wenig Abfall ordnungsgemäß recyceln. Daher besteht die Frage, ob die Wiederverwendung der Batterie z.B. für stationäre Anwendungen vorteilhafter ist.

Ziele

Das Projekt beschäftigt sich mit der Entwicklung eines 48V-Batteriesystems, das sich durch eine lebensdaueroptimierte und leicht zu demontierende Bauweise auszeichnet. Herkömmliche Batteriesysteme sind je nach gewünschter Kapazität oder Leistungsfähigkeit aus einer unterschiedlichen Anzahl von Zellen zusammengeschweißt. Auch wenn nur eine Zelle vorzeitig altert oder ein ganzer serieller Strang durch das Balancing nicht mehr aufgefangen werden kann, verliert die Batterie sehr schnell an Kapazität und wird so vorzeitig unbrauchbar. Um das Batteriesystem teilweise oder auch komplett mit neuen Zellen zu bestücken, soll auf ein verschweißen der Zellen und verlötete Kabel verzichtet werden.
Einer der Forschungsschwerpunkte des Projektes besteht in der Bestimmung des Gesundheitszustandes (SOH) des Batteriesystems bzw. der einzelnen Zellen. Eine möglichst exakte Bestimmung des SOH kann zum einen die Laufzeit des Batteriesystems in der 1st-Life-Anwendung optimieren und bildet zum anderen die Basis für die Entscheidung ob eine Zelle für eine 2nd-Life-Anwendung in frage kommt oder nicht. Innerhalb von Batteriemanagementsystemen (BMS), also der online SOH Bestimmung während des Betriebes, kommen aktuell meist Modellbasierte verfahren zum Einsatz welche zum einen umfangreiche Voruntersuchungen des entsprechenden Zelltyps voraussetzten und zum anderen die individuelle Alterung der Zellen nur bedingt berücksichtigt. Übliche Verfahren für die offline Bestimmung sind Kapazitätsmessungen oder die Elektrochemische Impedanzspektroskopie. Beide Verfahren sind durchaus exakt aber langwierig und somit nicht für einen vollautomatisierten Sortierungsprozesses geeignet. Ziel der Forschung ist die Evaluierung verschiedener bisher ungenutzter Parameter zur direkten Bestimmung des SOH oder eines Äquivalents. Zur Selektion und Validierung der alternativen Parameter werden die Zellen zunächst beschleunigten Alterungstests unterzogen. Auf Grundlage der Ergebnisse sollen dann neue Methoden und Algorithmen zur SOH Bestimmung entwickelt werden.

Zusatzinformationen / Extras

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Ansprechpartner

M.Sc. Mano Schmitz
+49 (0)30 314-21899
Raum EMH 128

Anschrift

Technische Universität Berlin
FG Elektrische Energiespeichertechnik
Institut für Energie und Automatisierungstechnik
Fakultät IV
Sekr. EMH 2
Einsteinufer 11
D-10587 Berlin