KlemA - Klassifizierung von elektromechanischer Alterung auf den Betriebszustand von Lithium-Ionen-Zellen

Dieses Forschungsprojekt wird in Kooperation von folgenden Projektpartnern bearbeitet:
Daimler AG, Volkswagen AG, dem MEET Batterieforschungszentrum der Universität Münster und dem Lehrstuhl EES der TU München.

Im Projekt KlemA soll vor allem die Volumenausdehnung der Lithium-Ionen-Batterien während der Zyklisierung untersucht werden. Die Auswirkung der Ausdehnung auf die Alterung der Batterien und mögliche Folgen für Second-Use-Anwedungen können somit klassifiziert werden.

Um Kosten von Speichern zu reduzieren, die in elektromobilen Anwendungen eingesetzt werden, bietet sich der "Second-use" an. Mit einer weiteren Nutzung der Speicher, insbesondere in einer anderen Umgebung, kann die "Total Cost of Ownership" verringert werden. Dafür ist ein Klassifizieren des Alterungszustands von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) essentiell:

Das Ziel ist, eine sichere und ausreichende Funktion des Energiespeichers im "Second-use" zu gewährleisten.

Lithium-Ionen-Batterien zeigen unter Belastung zunächst einen geringfügigen Abfall der Kapazität. Ab einem gewissen Punkt fällt die Kapazität meist rapide. Bedauerlicherweise ist bis heute nicht geklärt, welche Prozesse für dieses Abknicken verantwortlich sind und wie sich dieses Verhalten vorhersagen lässt.

Mit dem Projekt KlemA wird die beschriebene Klassifizierung des Alterungszustandes angestrebt. Die Mechanik ist ein bisher vernachlässigter Parameter, der einen erheblichen Einfluss auf die Lithium-Ionen-Batterie nimmt. Im Betrieb von LIB ist ein Druckaufbau innerhalb einer einzelnen Zelle der Regelfall. Diese Reaktion und die altersbedingte Ausdehnung der Zelle sowie die äußere Verspannungen der Zellen in einem Modul bzw. Pack ändern das Verhalten der Einzelzelle.

Im Projekt soll erarbeitet werden, wie sich der Druckaufbau auf die weitere Sicherheit und die Lebensdauer der Batterie auswirkt. Dadurch können für den First-user, die OEM, Bedingungen für den Modul- und Packbau abgeleitet werden, die eine nachhaltige Zweitnutzung erlauben.

Danksagung

Dieses Forschungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) als Verbundprojekt im Themenfeld "Batteriematerialien für zukünftige elektromobile, stationäre und weitere industrierelevante Anwendungen" (Batterie 2020), Förderkennzeichen 03XP0190C, gefördert und vom Projektträger Jülich betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

 

Projekt Mitglieder
Aufschläger, Andreas; M.Sc. +49 (89) 289 - 26991 andreas.aufschlaeger@tum.de Raum 1020 Portrait