Langlebige Batterien für die Elektromobilität
Teambesprechung über den Testaufbau für Lithium-Ionen-Batterien: die Wissenschaftlichen Mitarbeiter Frank Landry Tanenkeu, Serhii Kondratiev, Dimitrij Neubauer und Prof. Alexander Kuznietsov (von links) Armin Eikenberg / TH Mittelhessen
Eine Batterie für Elektroautos verliert nach acht Jahren etwa 20 Prozent ihrer Kapazität und muss ersetzt werden. Dadurch entstehen je nach Fahrzeugtyp Kosten zwischen 5000 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 den jeweils aktuellen Zustand der Batterie analysiert und dabei die Ströme, Spannungen und Temperaturen einzelner Zellen erfasst. 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 in 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.
Die längere Lebensdauer von Speichersystemen für Elektrofahrzeuge werde die Akzeptanz und die zukünftigen Verkaufszahlen elektrisch betriebener Fahrzeuge direkt beeinflussen, so der Hochschullehrer.
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.
Die Projektergebnisse werden auch außerhalb der Automobilbranche nutzbar sein. Die entwickelten Algorithmen lassen sich zum Beispiel bei der Optimierung von Speichern für regenerative Energien einsetzen.
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 unterstützt.
alexander.kuznietsov@iem.thm.de
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