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Forschung Neue Messmethode soll Lebensdauer von Batterien verlängern

Quelle: Fraunhofer IFAM

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Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angew. Materialforschung - IFAM -

Wie lange hält die Batterie im Elektroauto noch? Bisher waren solche Messungen sehr ungenau oder sehr aufwendig. Forscher haben nun einen neuen Ansatz entwickelt.

Durch Messung der sogenannten dynamischen Impedanz der Batteriezellen lässt sich deren Zustand während des Ladevorgangs direkt bestimmen.
Durch Messung der sogenannten dynamischen Impedanz der Batteriezellen lässt sich deren Zustand während des Ladevorgangs direkt bestimmen.
(Bild: Fraunhofer IFAM)

Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM hat die Bestimmung des Wechselstromwiderstands innerhalb der Batterie mittels dynamischer Impedanzspektroskopie weiterentwickelt. Laut einer Mitteilung sind so Messungen während des Betriebs möglich, durch die Aussagen zur Leistungsfähigkeit der Batterie in Echtzeit getroffen werden können.

Mithilfe der neuen Methode der Forscher soll der Zustand einer Batteriezelle präziser und ohne Laboraufwand bestimmt werden können. Bestehende Ansätze für Messungen basieren entweder auf Simulationen oder auf experimenteller Extrapolation der Zyklenlebensdauer der Batteriezellen, also dem Fortführung einer Zeitreihe über den letzten beobachteten Wert hinaus. Der am Fraunhofer IFAM entwickelte neue Ansatz besteht darin, die Lebensdauer von Batteriezellen anhand eines Modells zu beschreiben, das auf einem begrenzten Kenntnisstand zur Zellchemie beruht, heißt es weiter.

Ladestrategie optimieren

Die Forscher verwenden für die Beschreibung der Zelleigenschaften mathematische Modelle für nichtlineares Verhalten mit Memory-Effekten. Der entscheidende Schritt sei dann die Messung des dynamischen Wechselstromwiderstands der Batteriezellen während des Einsatzes.

Die neue Methode biete unter anderem die Möglichkeit, die Ergebnisse mit geringem Aufwand auf ganz verschiedene Zelltypen wie etwa Festkörperbatterien zu übertragen. Die Messung könne außerdem während der Nutzung der Batterie genutzt werden, wovon zum Beispiel Elektroautos profitieren könnten. Durch Implementierung in das Batteriemanagementsystem lassen sich laut den Forschern zu jeder Zeit während der Nutzung des Systems alle notwendigen Daten zur Lebensdauerprognose gewinnen. Mit diesen Daten könne die Ladestrategie optimiert werden, was letztlich die Gesamtlebensdauer des Batteriesystems erhöht.

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