Schnelle und präzise Bewertung gebrauchter Lithium-Ionen-Batterien

Ziel des Verbundvorhabens „Mess- und Rechenverfahren zur schnellen und präzisen Bewertung gebrauchter Lithium-Ionen-Batterien“ (accuRate) ist es, einen grundlegenden Zusammenhang zwischen Kapazität und Widerstand zu finden. Auf dieser Basis soll ein Mess- und Rechenverfahren entwickelt werden, welches anhand einer schnellen Widerstandsmessung und weiteren leicht zugänglichen Informationen eine aussagekräftige und verlässliche Bewertung von gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien ermöglicht.

In Voruntersuchungen konnte gezeigt werden, dass ein systematischer Zusammenhang zwischen Widerstandszunahme und Kapazitätsabnahme besteht und dass sich dieser Zusammenhang im Laufe der Alterung von Batterien immer klarer etabliert. Aufgrund dessen werden bereits bestehende und laufende Alterungsreihen von Lithium-Ionen-Batterien systematisch analysiert, um ein tiefes Verständnis von Alterungspfaden und der Korrelation von Widerstand und Kapazität zu generieren.

Anhand des aufgebauten Wissens zur Korrelation soll so ein Rechenverfahren entwickelt werden, mit dem gealterte Lithium-Ionen-Batterien in der praktischen Anwendung präzise bewertet werden können.

Das Konsortium, bestehend aus

• der Li.plus GmbH,
• TES AMM Central Europe GmbH und
• des Lehrstuhls für Elektrische Energiespeichertechnik der Technischen Universität München

wird im Laufe des Projekts eine Vielzahl von Einzelzellen, Stacks und Modulen vermessen, sodass ein größtmöglicher und umfangreicher Datensatz generiert werden kann. Dieser dient zur Validierung, Evaluierung und Bewertung der neuartigen Messmethode.

Die Teilaufgabe des Lehrstuhls EES bestehen darin, die Korrelation zwischen Innenwiderstand und Kapazität gebrauchter Lithium-Ionen-Batterien zu analysieren. Hierfür wird zuerst eine optimale Auswahl an benötigen Messdaten beschrieben, welche eine anschließende Vorverarbeitung, Reduktion und Integrationen in eine Datenbank erfahren. Mit der Datenbank und optimierten statistischen Verfahren soll der Zusammenhang beider Messgrößen quantifiziert werden und mit einer Detailanalyse der Alterungsmechanismen die Kausalität der Korrelation bestätigt werden.
Zuletzt wird das neuartige Verfahren hinsichtlich der Aussagekraft, Präzision und Zuverlässigkeit bewertet, um gegebenenfalls einen industriellen Transfer zu schaffen. Ziel des Projekts ist, mit Hilfe einer schnellen Widerstandsmessung eine belastbare Aussage über die Restkapazität der Batterie zu liefern, die mit bisherigen Messmethoden bis zu einigen Stunden dauern kann.