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Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

Presse und Kommunikation

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie



Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Referat IIB5: Energieeffizienz: Kommunikation, Energieberatung, Produkte

Referat IIB5: Energieeffizienz: Kommunikation, Energieberatung, Produkte

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie Referat IIB5: Energieeffizienz: Kommunikation, Energieberatung, Produkte

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Hardwareseitige Anbindungsoptimierung und Sensorintegration von Batteriezellen

Das Forschungsvorhaben 'SchnelleZelle' setzt sich grundsätzlich mit der Verbesserung der Schnelladefähigkeit von prismatischen Lithium-Ionen-Batterien auseinander. Das übergeordnete Ziel ist es, auf Verbundebene eine Leistungssteigerung von ca. 16% gegenüber dem Stand der Technik zu erzielen. Umgesetzt wird dies durch innovative Zellkonzepte. Die Gesamtoptimierung setzt sich aus besseren Schnellladealgorithmen und verbesserten Anbindungskonzepten von Elektroden und Gehäuse bzw. Terminals im Inneren der Zelle zusammen. Mithilfe der Integration von zellinterner Sensorik ist es nicht nur möglich Schnellladealgorithmen zu optimieren und die Effizienz der Energieübertragung zu erhöhen, sondern auch die Sicherheit und Lebensdauer der Batterien signifikant zu verbessern.
TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH ist bei dem Vorhaben als assiziierter Partner beteiligt.

Quelle: https://www.enargus.de/detail/?id=83119101 (jüngster Zugriff: 07.04.2025)

Schnellladefähige prismatische Lithium-Ionen Batteriezellen durch reduzierte Verluste und verbesserte Kühlung

Herr  Maximilian Graaf

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Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components

Presse und Medien

Herr Prof. Dr. Achim Kampker

Prof. Dr.

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components

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Arbeitseinheit ESN5: Brennstoffzelle Wasserstoff Mobilität

Projektträger Jülich Arbeitseinheit ESN5: Brennstoffzelle Wasserstoff Mobilität

Projektträger Jülich

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[verbundprojekt]

[Verbundprojekt]

Die Zielsetzung des Forschungsvorhabens 'SchnelleZelle' ist die Verbesserung der Schnellladefähigkeit von prismatischen Lithium-Ionen-Zellen in einem gesamtsystematischen Ansatz. Die Ladegeschwindigkeit soll um 16 % im relevanten SOC-Bereich von 10 – 80 % erhöht werden. Da die entstehende Wärmemenge in Li-Ionen-Zellen während des Betriebs proportional zum Quadrat des Stroms ist, führt eine Verdoppelung des Stroms zu einer viermal höheren thermischen Belastung. Schnellladungen mit Gleichstrom von bis zu 350kW oder mehr, reduzieren zwar die Ladezeit drastisch, führen jedoch zu einer erheblichen Wärmeentwicklung in der Batterie. Aktuelle Batteriekühlungskonzepte kommen in diesen Lastfällen an ihre Grenzen, so dass die Ladeleistung reduziert werden muss (thermisches Derating). Durch die freiwerdende Wärmemenge bei der Schnellladung entstehen transiente thermische Vorgänge. Diese werden maßgeblich von lokalen Wärmequellen beeinflusst, zu welchen neben den elektrischen und elektrochemischen Vorgängen im Zellinneren auch alle stromführenden Bauteile und Verbindungen zählen. Sie führen im zeitlichen Verlauf eines Schnellladevorgangs zu signifikanten Temperaturunterschieden in den Zellen, Batteriemodulen und Batteriepacks. Mit physischen Sensoren sind jedoch nur ausgewählte lokale Oberflächentemperaturen erfassbar.
MAHLE verfolgt im Rahmen des Förderprojekts zwei ineinandergreifende Ansätze:
Erstens, die Entwicklung einer innovativen Immersionskühlung für prismatische Zellen mit dielektrischem Kühlmedium als konsequente Fortführung und Verbesserung der Kühlleistung in Batteriesystemen. Sie ermöglicht eine spezifische Kühlung jeder einzelnen Li-Ionen Zelle sowie eine maximale Nutzung aller Kontaktflächen inklusive der Kühlung von elektrischen Kontakten.
Zweitens, die Entwicklung eines Regelalgorithmus als virtuellen Temperatursensor, welcher auf Basis der im Batteriemodul verbauten Sensoren und deren Messwerte die Überwachung der kritischen Temperaturen übernimmt.

Quelle: https://www.enargus.de/detail/?id=84294064 (jüngster Zugriff: 07.04.2025)

MAHLE Behr GmbH & Co. KG

Virtueller Temperatursensor für Batteriethermomanagement

Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH

Optimierte Zellgehäuse und Zelldeckel zur Verbesserung der Schnellladefähigkeit von prismatischen Lithium-Ionen Batteriezellen

Die Zielsetzung des Forschungsvorhabens SchnelleZelle ist die Verbesserung der Schnellladefähigkeit von prismatischen Lithium-Ionen-Batterien in einem gesamtsystematischen Ansatz. Aufbauend auf dem Stand der Technik werden Innovationen innerhalb der relevanten Zieldomänen als Teil der Arbeitspakete vom Fraunhofer FFB untersucht. Die Batteriedomänen sind das Zellendesign, die Anbindung des Elektrodenstapels in der Batteriezelle, die Funktionsintegration von aktiver Sensorik in die Batteriezelle, das Zellgehäuse sowie der Zelldeckel und deren Design und Fertigung. Außerdem inkludiert sind die Simulation und die simulative Auslegung der Batteriezelle inklusive deren Kühlung bis hin zur Skalierung auf einen Zellverbund und der Ableitung verbesserter Regelungsstrategien.

Quelle: https://www.enargus.de/detail/?id=84294175 (jüngster Zugriff: 07.04.2025)

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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.

Wissenschaftskommunikation

Design, Fertigung und Validierung von prismatischen Zell-Prototypen zur Verbesserung der Schnellladefähigkeit

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Forschungsfertigung Batteriezelle FFB

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Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB

Externe und interne Kommunikation

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB

Flexoo GmbH

Sensorentwicklung für schnellladefähige prismatische Lithium-Ionen Batteriezellen durch reduzierte Verluste und verbesserte Kühlung

Duration	01/12/2024 - 30/11/2027
Executing unit	RWTH Aachen • PEM
City	Aachen
Amount of funding	959.161,00 €
Total budget	959.161,00 €
Sponsor	BMWE

Project

SchnelleZelle

Schnellladefähige prismatische Lithium-Ionen Batteriezellen durch reduzierte Verluste und verbesserte Kühlung

Project management as

Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

Funding

This project is part of the joint project

SchnelleZelle

Other sub-projects of the joint project

Sub-project 2

Duration:

Funding code:

MAHLE Behr GmbH & Co. KG

Sub-project 3

Duration:

Funding code:

Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH

Sub-project 4

Duration:

Funding code:

Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB

Sub-project 5

Duration:

Funding code:

Flexoo GmbH

Sub-project lead

Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components

Sub-project manager

Press contact

Joint-project management

Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components

Joint-project coordinator

Press contact

Links