Refabrikation von Batteriesystemen Schnelle Akku-Analyse ermöglicht Austausch einzelner Batteriezellen

Wissenschaftler der Universität Bayreuth haben eine Methode gefunden, mit der weniger aufwändig und schneller als bisher herausgefunden werden kann, ob ein Batteriemodul ungleichmäßig gealtert ist. So kann besser bewertet werden, ob eine Batterie komplett ersetzt werden muss oder ob es reicht, einzelne Batteriezellen auszutauschen.

Die Entscheidung für die beste kreislaufwirtschaftliche Option für gealterte oder defekte Akkupacks – d.h. Reparatur, Wiederaufbereitung zur Weiterverwendung oder stoffliche Verwertung – erfordert bisher umfassende Messungen, Analysen und eine entsprechende Datengrundlage. Wissenschaftler am Lehrstuhl Elektrische Energiesysteme und am Bayerischen Zentrum für Batterietechnik (BayBatt) der Universität Bayreuth haben jetzt eine neue Methode zur Analyse des Batteriezustands gefunden. Innerhalb des BMBF-Projekts „ReDesign“ des Kompetenzcluster „greenBatt“ wird hier an Verbesserungen hin zur Kreislaufwirtschaft im Batterie-Bereich gearbeitet. Dabei geht es vor allem um die Refabrikation von Akkupacks. Das bezieht sich auf den Austausch einzelner (Teil-) Module oder Zellen, die defekt sind oder ein abweichendes Alterungsverhalten im Vergleich zum Rest der Batterieeinheiten aufweisen.

Inhomogenitäten innerhalb eines Akkupacks entdecken

Ob eine signifikante Ungleichheit im Zustand der Akkus vorliegt oder ob alle Zellen gleich gealtert sind, wird bei der neuen Methode durch Digitalisierung vereinfacht. Wie die Universität Bayreuth mitteilt, werden virtuelle Batteriemodule auf der Grundlage der Messung von einzelnen Zellen desselben Typs erstellt. Die Schwankungen von Zelle zu Zelle werden zu Beginn der Lebensdauer bestimmt. Daraus resultiert eine Art „idealtypisches Batteriemodul“ unter Berücksichtigung von statistischen Schwankungen. Für die quantitative und qualitative Analyse ist das ein neuartiger vergleichender Analyseansatz. Die Merkmale der in Serie verbundenen Zellen werden dabei untersucht und mit denen einer ungleichmäßig gealterten Verschaltung verglichen. Für die vielversprechendsten Merkmale wird eine detaillierte Empfindlichkeitsanalyse durchgeführt, bei der der Einfluss der Zell-zu-Zell-Variationen, der Alterungsbedingungen und des Alterungsmechanismus untersucht wird. Das Merkmal mit der höchsten Empfindlichkeit, das sogenannte niederfrequente Minimum, ist in der Lage, einzelne Ausreißer innerhalb einer großen Anzahl von seriell verbundenen Zellen zu erkennen. Hiermit werden erstmals gezielt Inhomogenitäten innerhalb eines Akkupacks entdeckt.

Zur Originalpublikation im Fachjournal „Applied Energy“

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