GradiBatt

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Die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien wird maßgeblich durch die Temperatur bestimmt. Grundsätzlich ist bekannt, dass sich Alterungsmechanismen, die die verfügbare Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien kontinuierlich verringern, im sicheren Betriebsfenster einer Batteriezelle mit steigenden Temperaturen beschleunigen - und umgekehrt. Die meisten Alterungsuntersuchungen wurden in der Vergangenheit unter homogenen Temperaturbedingungen durchgeführt und unterscheiden sich dadurch mitunter deutlich von den Temperaturrandbedingungen, die die Batteriezellen in der praktischen Anwendung erfahren. In fertigen Batteriepacks sind die einzelnen Batteriezellen durch beispielsweise Kühlsysteme deutlichen Temperaturgradienten ausgesetzt, deren Einfluss auf die Lebensdauer der Zellen bislang unzureichend erforscht wurde. Gemeinsam mit dem ZSW Ulm widmet sich das ISEA daher in dem von der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) geförderten Projekt 879 I „GradiBatt“ der Erforschung des Einflusses von Temperaturgradienten auf das Alterungsverhalten von Lithium-Ionen-Batteriezellen.

In dem Projekt werden Batteriezellen im Pouch-Format unter verschiedenen extern aufgeprägten Temperaturgradienten kontrolliert und definiert im Labor gealtert. Der Zustand der Zellen wird dabei während der Alterungstests durch verschiedene Methoden überwacht. Um den Einfluss der Temperaturgradienten detailliert zu untersuchen, werden die Zellen nach den Alterungsversuchen geöffnet und der Zustand der einzelnen Batteriekomponenten analysiert. Da heterogene Temperaturen innerhalb einer Zelle auch eine heterogene Stromverteilung verursachen, wird mit Hilfe von weiteren Laborexperimenten untersucht, wie sich die Ströme innerhalb einer Batteriezelle durch eine heterogene Temperaturverteilung auf die einzelnen Elektroden aufteilen. Am Ende des Projekts werden die erzielten Erkenntnisse in mathematische Modelle übertragen.

 

Laufzeit

01. Oktober 2019 – 30. September 2021

 
 

Förderung

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie FVA Logo