Resonanzen, Vibrationen, Schockbelastung, externe Krafteinwirkung und Detektionsmethoden für Lithium-Ionen-Batterien

Das Projektziel ist es, anhand realitätsnaher Szenarien (Automotive, Material Handling, Bahn, Logistik und Transport, Powertools) fundierte Aussagen über den Einfluss von mechanischen Betriebslasten (periodisch, dynamisch, statisch) auf die Zellalterung und -sicherheit aller gängigen Zellformate der Lithium-Ionen-Technologie zu treffen. Die Erkenntnisse auf Zellebene dienen als Grundlage für die Untersuchung von Modulen. Es sollen die Wirkmechanismen einer kombinierten elektrochemisch-mechanischen Alterung aufgeklärt und Handlungsempfehlungen zur Verbesserung der Zellen sowie der Module inkl. Kontaktierung, Verspannung und des Batteriemanagementsystems (BMS) für Transport und Betrieb abgeleitet werden.

Das geplante Vorhaben ist in fünf Arbeitspakete unterteilt.

In AP1 werden die Prüflinge sowie die Testprozeduren für die folgenden Arbeitspakete definiert. Hierbei liegt der Fokus auf realistischen Testszenarien für die Untersuchungen zur Aufklärung der Wirkmechanismen einer elektrochemisch-mechanischen Alterung.

In AP2 werden darauf aufbauend die periodischen, in AP3 die dynamischen und in AP4 die statischen Belastungen auf die verschiedenen Zelldesigns und deren Auswirkung auf die Alterung untersucht.

Im abschließenden AP5 werden neuartige Detektionsmethoden für die untersuchten Schadensszenarien erarbeitet. Ziele sind die Detektion von Schädigungen vor Erreichen eines kritischen Zustands, deren Lokalisation sowie die Überführung in hochintegrierte Batterie-Management-Systemen (BMS).

Anwendung finden die Projektergebnisse in allen Bereichen, in denen temporär oder dauerhaft äußere Einflüsse (Temperaturänderungen, Vibrationen etc.) auf Zellen und Batterien wirken. Die primären Nutzer finden sich in den Bereichen Automotive, Material Handling, Bahn, Logistik und Transport sowie Powertools.