Die Temperatur ist einer der größten Einflussfaktoren, wenn es um Leistungsfähigkeit, Haltbarkeit und Sicherheit von Lithium-Ionen Batterien geht.

Leitung:
Dipl.-Ing. Alfred R. Jeckel
Integration Hochvolt Batterie, Daimler AG, Sindelfingen

Dr.-Ing. Peter Keil
Battery Dynamics GmbH, Garching bei München

Inhalt

• Lithium-Ionen Batterien und der Einfluss der Temperatur auf die Leistungsfähigkeit
• Einfluss der Temperatur auf die Stromverteilung in Batteriemodulen
• Einflüsse der Temperatur auf die Alterung von Lithium-Ionen Batterien
• Batteriekühlung in Batteriesystemen für einen elektrischen Antriebsstrang
• Thermische Herausforderungen für E-Fahrzeuge und Plug-in Fahrzeuge
• Lösungen für das thermische Management von Lithium-Ionen Batterien in Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb
• Entwicklungstrends in der Batterietechnik aus Sicht des Thermomanagements: neue Batterietechnologien und Innovationen bei Kühlkonzepten

Zum Thema

Die Temperatur hat einen erheblichen EInfluss auf die Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit von Lithium-Ionen Batterien. In Fahrzeugen mit elektrischen Antriebssträngen werden die Batteriesysteme ganz unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt, je nachdem ob es sich um einen vollelektrischen oder einen hybriden Antriebsstrang handelt. Hinzu kommen herausfordernde Lastfälle, wie Schnellladung, forcierte Fahrweise, Winterbetrieb oder heiße Umgebungsbedingungen.

Um bei dem breiten Spektrum an Belastungssituationen dem Anwender immer ein zuverlässiges, leistungsfähiges und sicheres Batteriesystem bieten zu können, ist ein umfassendes Verständnis des Temperatureinflusses auf das Batterieverhalten essentiell. Zudem sind die Kenntnis von überzeugenden Lösungen für ein effektives und effizientes Thermomanagement im Fahrzeug von größter Bedeutung. Nur so lässt sich für die jeweilige Anwendung ein optimales Batteriesystem entwickeln. Das Thermomanagement hängt direkt von den spezifischen Eigenschaften der Zellen ab. Daher werden Trends in der Zelltechnologie und innovative Kühlkonzepte vorgestellt.

Leitung:
Dipl. Ing. Lars Hollmotz
Strategic Support Dienstleistungs UG

Inhalt

• Grundlagen Lithium-Technologie
• Risiken und Gefahren incl. der Abläufe und Mechanismen bei Reaktionen
• Klassifizierung und Bewertung
• Vorfälle und Statistiken
• gesetzliche und normative Anforderungen
• sicherheitsrelevante Maßnahmen (Vermeiden, Detektieren, Folgen minimieren – Schutzmaßnahmen, Technologien und Löschkonzepte)
• Kurzeinführung Produkthaftung
• funktionale Sicherheit
• Transport von Lithium-Batterien

Zum Thema

Die Lithium- und Lithium-Ionen-Technologie gewinnt eine immer größere Bedeutung. Es gibt aktuell keine wirklichen Alternativen füre den Einsatz in Elektrofahrzeugen (BEV) und Hybridfahrzeugen (PHEV, HEV). Sämtliche Automobilhersteller sowie Nutzfahrzeughersteller beschäftigen sich mit dieser Technologie und entwickeln an solchen Energiespeichern. Die Lithium-Technologie bringt allerdings auch diverse Risiken mit sich. Zu diesen zählen z.B. Stromschlagrisiken, Brand und Feuer, chemische Risiken inkl. gefährlicher, toxischer Gase sowie thermische und mechanische Risken.

Leitung:
Dr. rer. nat. Thomas Waldmann
Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), Ulm

Im ersten Teil werden generelle Aspekte der Batteriealterung besprochen, gefolgt von der Methodik der Post-Mortem-Analysen basierend auf aktueller Literatur sowie Beispielen aus dem Laboralltag. Besonderes Augenmerk wird daraufgelegt, welcher Alterungsmechanismus mit welcher Methode detektiert werden kann.

Im zweiten Teil werden bekannte Alterungsmechanismen besprochen.

Abschließend werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie sich die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Zellen gezielt verlängern lässt. Die gezeigten Seminarinhalte basieren auf eigener Erfahrung des Referenten sowie auf der aktuellen Literatur.

Zum Thema

Die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Zellen ist limitiert durch Alterungsmechanismen auf Materialebene. Diese können durch Zellöffnung (sog. Post-Mortem-Analysen) aufgeklärt werden.

Leitung:
Dr. Kai-Christian Möller
Fraunhofer Gesellschaft – Zentrale Corporate Business Development

Sie erhalten einen Überblick über die wichtigsten Batteriesysteme, ihre Funktionsart und ihre Anwendungen.

Inhalt

• Grundlagen der Elektrochemie
• generelle Prinzipien der verschiedenen Batteriechemien
• verwendete Materialien wie Anoden- und Kathodenmaterialien, Elektrolyte, Separatoren
• Technologie der Herstellung bis zur fertigen Zelle
• Kriterien für die Bewertung von Materialien und Batteriechemien
• wichtigste Anwendungen
• Aussichten und Zukunftschancen von momentan in der Forschung untersuchten Batteriesystemen

Zum Thema
Ohne hochleistungsfähige Batterien wäre unsere heutige mobile Kommunikation und Unterhaltung undenkbar. Auch für Elektromobilität oder stationäre Energiespeicherung werden Batterien einen wichtigen Baustein darstellen.

Leitung:
Prof. Dr. Wolfgang G. Bessler
Institut für Energiesystemtechnik (INES), Hochschule Offenburg

Von der Elektrode zum Batteriemanagementsystem: Methoden, Hintergrund und Praxis der computergestützten Batterietechnik

Inhalt

Anhand von Beispielen aus der Praxis wird ein grundlegendes Verständnis von Modellen auf verschiedenen Ebenen (Elektrode, Zelle, Pack) vermittelt. Der Workshop bewegt sich entlang der relevanten Skalen von Elektrode, Zelle, Batterie und System. Die Teilnehmer erhalten auch einen Überblick und Bewertung von kommerzieller wie open-source Software, die in der Batterieforschung und -entwicklung eingesetzt werden. Anwendungsbeispiele kommen aus den Bereichen der Lithium-Ionen Batterien und Post-Lithium-Ionen Batterien (Lithium-Luft). Potenziale und Grenzen von Batteriemodellen werden aufgezeigt.

Zum Thema

Computermethoden erlauben nicht nur ein Verständnis der komplexen und über viele Skalen gekoppelten Prozesse in Batterien, sondern auch das gezielte Design und die Optimierung von der Elektrode bis zum Batteriepack. Sie spielen daher eine zunehmende Rolle in einer zeit- und kostenoptimierten Batterieentwicklung.

Leitung:
Dr. rer. nat. Holger Althues
Fraunhofer-Institut IWS, Dresden

Dr. Jonas Pampel
Fraunhofer-Institut IWS

Das große Potential hinsichtlich Steigerung von Energiedichte und anderer Leistungsmerkmale, aber auch die Grenzen der jeweiligen Batterietypen, werden anhand aktueller Literatur und basierend auf Erfahrung der Referenten in diesem Themenfeld aufgezeigt.

• Übersicht zu Potential und aktuellen Entwicklungstrends von Festkörper-, Lithium-Schwefel- und Natrium-Batterien
• Funktion und Herausforderungen der vielversprechendsten Technologien
• Festkörper-Lithium-Batterien
• Lithium-Schwefel-Batterien
• Natrium-Batterien
• Schlussfolgerungen mit einem kritischen Vergleich zur Li-Ionen-Technologie und Einschätzungen zum jeweiligen technologischen Reifegrad bzw. zu Herausforderungen und Chancen

Zielsetzung
Den Teilnehmern wird Grundlagenwissen zur Funktionsweise und zu Entwicklungstrends von neuen Batteriesystemen vermittelt.