Inhalt des Dokuments
Lifetime-optimized high-performance multiuse and modular battery system based on a design for easy renewability
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- © BMWI
- 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.
Contact
M.Sc. Mano Schmitz+49 (0)30 314-21899
Raum EMH 128
E-Mail-Anfrage [2]
Adresse
Technische Universität BerlinFG Elektrische Energiespeichertechnik
Institut Institut für Energie und Automatisierungstechnik
Fakultät IV
Sekr. EMH 2
Einsteinufer 11
D-10587 Berlin
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