Raffzyklen

 

Raffzyklen für die beschleunigte Alterung von Lithium-Ionen-Batterien zur Verkürzung der Freigabezeiten von neuen Baumustern

Bei diesem Forschungsvorhaben soll mittels geraffter Alterungstests das Alterungsverhalten von LIB mit den aktuellen Standardprüfverfahren korreliert werden. Das Ziel ist es, nach einer möglichst kurzen Testzeit (≤ 4 Monate) zuverlässige Aussagen über das Alterungsverhalten und die Lebensdauer treffen zu können und somit die aktuelle Prüfdauer von 12-24 Monaten zu verkürzen. Neben der Verkürzung von Prüfzeit wird der Prüfmitteleinsatz reduziert und neue Baumuster können früher freigegeben werden. Es sollen sowohl zyklische, als auch kalendarische Tests definiert und mit Hilfe von elektrischer, chemischer und physikalischer Charakterisierung der LIB auf ihre Tauglichkeit als Raffzyklus untersucht werden.

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Björn Kleinsteinberg

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Im Projekt Raffzyklen sollen zeitintensive Alterungstests verkürzt werden, um die Freigabe von Lithium-Ionen-Zellen eines Typs (Baumuster) zu beschleunigen. Typische Alterungstests dauern über 2 Jahre bzw. bis eine Restkapazität von 60 % erreicht wurde. Gründe hierfür sind einerseits die anwendungsnahen Alterungsbedingungen, die beispielsweise bei einer Temperatur von 23 °C zu einer sehr geringen Alterung führen und andererseits die immer besser werdenden Zellen.

Die Verkürzung der Testzeit soll zum einen durch stärkere Alterungsbedingungen erfolgen, die die jeweilige Alterung des anwendungsnahen Tests beschleunigen; zum anderen soll die Verkürzung durch genaue Messung von Alterungsparametern erreicht werden, um daraus eine Prognose für den zukünftigen Verlauf zu geben. Ziel des Projektes ist es die Prüfdauer von typischerweise 8-14 Monaten für zyklische Tests und 24 Monate für kalendarische Tests auf 4 Monate zu verkürzen.

Für das Projekt werden in einem ersten Schritt Daten von kalendarischen Tests bei 25 °C bei 100% SOC und zyklischen Tests bei 1C und 100 % DOD und Fahrzyklen ausgewertet, die freundlicherweise von der Volkswagen AG bereitgestellt werden. Dies beinhaltet Daten der externen elektrischen Alterungstests und der in verschieden Stufen bei VW durchgeführten Post-Mortem-Analysen (PMA). Die am ISEA durchzuführenden elektrischen Tests und PMAs werden anhand der nicht verkürzten Tests ausgerichtet. Die Zellen werden ebenfalls durch die Volkswagen AG bereitgestellt und sind typgleich zu den mitgelieferten Testdaten und zum vorangegangenen Projekt „Anodenalterung“.

Durch die gewonnene Erfahrung aus den eben beschriebenen „Parametrierungszellen“ soll ein Vorhersagetool entwickelt werden. In einem letzten Projektschritt soll dieses Tool als Vorhersage für einen uns unbekannten Zelltyp (Validierungszelle) vergleichbarer Bauart und Größe angewendet werden. Welche Zelle untersucht werden soll ist noch unklar.

Verkürzte Testzeiten für den Freigabeprozess von Batteriezellen bewirken direkte Kosteneinsparungen für die Unternehmen. Insbesondere ist dies für neue Zellchemien und immer langlebige Zellen von höchster Bedeutung.

 

Laufzeit

01.August 2017 bis 31.Juli 2019

 
 

Fördergeber

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie FVA AiF GiF