Alterung von Lithium-Ionen Batterien in Hybridfahrzeugen

Ermittlung und Minimierung von Degradationsprozessen an erdgasbetriebenen SOFC-Anoden

Im Rahmen des Vorhabens werden die Lebensdauerauswirkungen auf Batterien in Hybridfahrzeugen untersucht, wenn diese zusätzlich durch Netzdienstleistungen mit sehr großen dynamischen Leistungsanforderungen bei gleichzeitig geringem Ladungsmengenumsatz belastet werden.

Der Schwerpunkt der Arbeiten konzentriert sich auf die Alterungsuntersuchung der zukünftig in Plug-In-Fahrzeugen eingesetzten Speichertechnologie. Des Weiteren sollen, die Auswirkungen bei der Anbindung der Fahrzeuge an das Energieversorgungsnetz als mobile dezentrale Netzstabilisierungsspeicher auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten des Energieversorgers und des Fahrzeugeigentümers bewertet werden.

Im Rahmen der Alterungsuntersuchungen wurde eine Klassifizierung der Belastungsprofile in kalendarische und zyklische Alterung vorgenommen, wobei der zyklische Anteil zusätzlich in den Fahr- und den Netzdienstleistungsbetrieb eingeteilt wurde. Erste Ergebnisse konnten zeigen, dass die Netzstützung im hochdynamischen Bereich zu keiner signifikanten Degradation des Speichers führt. Dagegen hat die vielfach vernachlässigte kalendarische Alterung einen entscheidenden Einfluss, vor allem auf die Innenwiderstandserhöhung, welche direkt mit der Ausgangsleistung korreliert. Das entwickelte ereignisbasierte Batteriemodell berechnet auf Basis von frei wählbaren Profildaten bzw. Fahrszenarien die Kapazitäts- und Widerstandsänderung, indem zunächst die Belastungsprofile über die aus der Betriebsfestigkeitslehre bekannten Zählverfahren analysiert werden. Die ermittelten Ereignisse dienen als Eingangsgröße für das Alterungsmodell, welches analytisch die Kapazitäts- und Widerstandserhöhung abschätzt.

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