BALd – Beschleunigte Alterungstests und Lebensdauerprognosen

Im Kompetenzcluster Batterienutzungskonzepte unter dem BMBF-Dachkonzept der Forschungsfabrik Batterie ist das Ziel des Projekts BALd, die Bewertung der Lebensdauervorhersage von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) sowohl für bestehende als auch für zukünftige Technologien zu beschleunigen. LIB erreichen bereits heutzutage so hohe Lebensdauern, dass sich klassische Tests zur Ermittlung der Lebensdauer über Jahre hinziehen. In diesem Projekt werden Konzepte entwickelt, die es ermöglichen, bereits nach wenigen Woche Prognosen für die Lebensdauer zu tätigen. Damit soll eine schnelle Rückkopplung in den Entwicklungsprozess und eine erhebliche Beschleunigung des letzteren erreicht werden. Als Basis dienen beschleunigte Alterungstests, welche einerseits durch Verschärfung von Stressfaktoren (Temperatur, Pausenzeiten, Zyklentiefe etc.) beschleunigt werden oder andererseits durch die präzise Untersuchung von Alterungsindikatoren frühzeitig Ergebnisse liefern. Die Konzepte werden von verschiedenen herausragenden Forschungsinstituten in Deutschland in enger Zusammenarbeit erarbeitet und entsprechende Messungen durchgeführt. Als Partner sind dabei das Institut für thermische Verfahrenstechnik am KIT in Karlsruhe, die Technische Hochschule Ingolstadt mit der Forschungsgruppe Elektromobilität und lernfähige Systeme, die Technische Universität München mit dem Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik und dem Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik, das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung mit der Gruppe Akkumulatoren, sowie die RWTH Aachen University mit dem Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe und dem Institut für Statistik und Wirtschaftsmathematik zu nennen.

Kernpunkte im Projekt sind:

Die exakte Erfassung von unerwünschten Nebenreaktionen durch Floatstrommessungen und High-Precision Coulombmetry
Die Entwicklung von sogenannten Step-Stress-Experimenten zur Verkürzung der Testdauer
Verstehen der durch erhöhte Druck- und Temperatur verursachten zusätzlichen Alterungseffekte in der Lithium Ionen Zelle
Aufbau einer automatisierten Auswertungs- und Modellierungsplattform, welche die Anwendung von maschinellem Lernen erlaubt

Alle Daten werden in diesem Projekt zusammengeführt und münden in einem „elektronischen Zellpass“, welcher alle technischen Fähigkeiten einer Zelle dokumentiert. Die schnelle Prognose erlaubt eine sehr direkte Rückmeldung an die Produktion. Dadurch lässt sich die Geschwindigkeit der LIB-Entwicklung steigern und so die Zellproduktion in Deutschland und der Forschungsfabrik maßgeblich voranbringen.