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Forscher wollen Lebensdauer von Lithium-Ionen Batterien verlängern

© Technische Hochschule Mittelhessen© Technische Hochschule MittelhessenGießen - In Elektroautos werden derzeit fast ausschließlich Lithium-Ionen Batterien eingesetzt. Geht die Leistungsfähigkeit nach einigen Jahren zurück, muss die Batterie ersetzt werden. Das ist recht teuer, weshalb eine Verlängerung der Batterie-Lebensdauer viel Geld sparen würde.

Forscher der Technischen Hochschule Mittelhessen am Fachbereich Informationstechnik - Elektrotechnik - Mechatronik in Friedberg untersuchen in einem hessischen Forschungsprojekt, wie der Prozess der Alterung von Lithium-Ionen Batterien verlangsamt werden kann. Neben einer deutlichen Kosteneinsparung erhoffen sich die Forscher durch eine Verlängerung der Lebensdauer auch eine höhere Akzeptanz für E-Autos.

Batterie für Elektroautos muss nach rund acht Jahren ersetzt werden
Eine Batterie, die in einem Elektroauto für den Antrieb sorgt, verliert nach acht Jahren etwa 20 Prozent ihrer Kapazität und muss ersetzt werden. Wie die Technische Hochschule Mittelhessen weiter mitteilt, entstehen dadurch je nach Fahrzeugtyp Kosten zwischen 5.000 und 12.000 Euro. Die Verlängerung der Lebensdauer um einige Jahre spart folglich erhebliche Kosten. Die Minderung der Leistungsfähigkeit hat eine Reihe von Ursachen. Dazu gehören neben dem kalendarischen Alter der Batterie unter anderem die Anzahl der Lade- und Endladevorgänge, die Umgebungstemperatur, die Betriebsspannung und die Stärke des Lade- und Entladestroms. Das Team um Prof. Kuznietsov will ein Diagnosesystem entwickeln, das eine Verlängerung der Lebensdauer von Lithium-Ionen Batterien ermöglicht und so Kosten spart.

Entwicklung einer optimalen Lade- und Entladestrategie für Batterien
Prof. Kuznietsov und sein Team wollen mit dem zu entwickelnden Tool den jeweils aktuellen Zustand der Batterie analysieren und dabei die Ströme, Spannungen und Temperaturen einzelner Zellen erfassen. Die Komponenten des Ladesystems werden in die Untersuchung ebenfalls einbezogen. „Abhängig vom aktuellen Zustand der zu analysierenden Zellen und unter Berücksichtigung der Vorgeschichte können wir daraus eine im Hinblick auf die Lebensdauer optimale Lade- und Entladestrategie herleiten. Sie wird im Ladegerät gespeichert und im Entladebetrieb durch optimale Zuschaltung einzelner Zellen realisiert. So können wir durch eine flexible, an den Zustand der Batterie angepasste, Nutzungsstrategie die Lebensdauer der Batterie verlängern und die Effizienz des Gesamtsystems verbessern“, erläutert Kuznietsov.

Hessisches Wirtschaftsministerium unterstützt Projekt
Die längere Lebensdauer von Speichersystemen für Elektrofahrzeuge wird die Akzeptanz und die zukünftigen Verkaufszahlen elektrisch betriebener Fahrzeuge direkt beeinflussen, ist sich Kuznietsov sicher. Neben Kostensenkungen verweist er auf den ökologischen Nutzen, weil Abfall vermieden und die ressourcenintensive Wiederaufbereitung reduziert wird. Rohstoffe wie Lithium und Kobalt lassen sich ebenfalls einsparen.

Das Forschungsvorhaben läuft zwei Jahre und hat ein Gesamtvolumen von 550.000 Euro. Es wird im Rahmen des Programms „Förderung der Elektromobilität“ durch das hessische Wirtschaftsministerium mit 385.000 Euro unterstützt. Kooperationspartner ist die Firma BE Power in Fernwald. Das Unternehmen entwickelt kundenspezifische Batteriepacks und komplette Batteriesysteme.

© IWR, 2020


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29.06.2020

 



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