Simulationsbasierte Sicherheitsbewertung eines unkontrollierten, thermischen Durchgehens bei gealterten Batteriezellen

Das Hauptziel des Projekts SimDural ist die Entwicklung eines simulationsbasierten Workflows für die Sicherheitsbewertung eines unkontrollierten, thermischen Durchgehens bei gealterten Batteriezellen. Dazu werden im Rahmen des Forschungsprojekts Zellen gefertigt und kontrolliert elektrochemisch gealtert sowie Post-Mortem untersucht. Für die angestrebten Simulationen werden Reaktionsgleichungen, Reaktionskinetiken, Elektrolytverdampfung und Kurzschlussmechanismen modelliert. Dabei wird eine Kombination aus Berechnungen auf molekularer Ebene, auf Partikel- und Elektrodenebene (Diskrete-Elemente-Methode) und im Kontinuum mit elektrochemischen und thermodynamischen Modellen eingesetzt. Experimente zur Parametrierung dieser Modelle werden unter anderem an Pouch-Zellen durchgeführt, wobei auch ein Testgerät zur Bestimmung von Gasprodukten entwickelt werden soll. Die Missbrauchsfälle werden anhand eines proprietären physikalischen Modells der Vollzelle und anhand eins multi-physikalischen 3D-Modells mit homogenisierten Elektrodenschichten simuliert. Wichtiger Bestandteil des Projekts ist die mehrfach durchzuführende Validierung des simulationsbasierten Workflows anhand von Zellen in unterschiedlichen Alterungszuständen.

Das Konsortium setzt sich als gemeinsames Ziel, dass der entwickelte Workflow aus einer intelligenten Kombination von Experimenten und Simulationen innerhalb von 3 Monaten durchgeführt werden kann. Damit kann der Workflow u.a. in einer frühen Phase des Entwicklungsprozesses zur Optimierung des Zelldesigns eingesetzt werden.

Quelle: https://www.tu-braunschweig.de/ipat/forschung/batterieverfahrenstechnik/aktuelle-forschungsprojekte/simdural (jüngster Zugriff: 02.04.2024)