HIPOBAT - High Power Batteries

Ziel der Arbeiten ist es die neuen möglichen Batterietechnologien von Grund auf zu verstehen und alle Analyse- und Modellierungs-, Test- und Diagnosemöglichkeiten für die industrielle Nutzung vorzubereiten. In dem Moment, in dem SSB und/oder Na-Ionen-Batterien auf den Markt etabliert sind und großflächig industriell genutzt werden, ist eine zuverlässige Zustands- und Alterungsvorhersage notwendig. Die schnelle Ladefähigkeit und lange Lebensdauer von Batterien müssen dabei nicht nur durch Fortschritte in der Materialentwicklung erreicht werden, sondern auch durch die Funktionalitäten und Algorithmen des Batteriemanagements. Ein weiteres Ziel ist daher Batteriezustandsschätzungs- und Schnellladealgorithmen auf Basis des elektrochemischen Modells für Hochleistungsbatterien, wie SSB, zu entwickeln. Mit der angelegten Zellalterungsmatrix sollen frühzeitig die Potentiale und Einsatzbereiche der Zelltechnologie festgelegt werden. Weiterhin werden die Erkenntnisse und Zusammenhänge aus den elektrischen Alterungsfaktoren und der elektrischen, thermischen und mechanischen Leistungsfähigkeit in die Modelle überführt, die eine Bestimmung des Ist-Zustands und eine Vorhersage der Alterung ermöglichen. Auch die thermischen und mechanischen Randbedingungen bezüglich der Betriebstemperatur und des von außen anliegenden Drucks werden analysiert und optimiert. Das elektrochemische Modell zur Simulation der Dynamik der SSBs wird weiterentwickelt, basierend auf Ersatzschaltbild oder physikalisch chemischen Modellen. Der Einfluss der Volumenänderungen während der Interkalationsprozesse in den Elektroden auf die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Batterie soll berücksichtigt werden. Auf Grundlage dieses Modells werden Zustandsschätzungs-Algorithmen und Schnellladelösungen für Hochleistungsbatterien entwickelt, um schädigende Nebenreaktionen wie beispielsweise Lithium-Plating zu verhindern.