Formierung, Alterung und Modellierung

REM Zellalterung Batterie
© Fraunhofer ISE
Entwicklung von elektrisch-thermisch gekoppelten Zell und Systemmodellen und Erforschung von Zellalterung und Formierverfahren für Lithium-Ionen Batterien.
Modell eines Batteriesystems
© Fraunhofer ISE
Modell eines Batteriesystems inklusive thermischer Einflüsse.
Alterungsmodell für Lithium-Ionen Batteriezellen
© Fraunhofer ISE
Vereinfachtes generelles Alterungsmodell für Lithium-Ionen Batteriezellen.

Wir entwickeln Modelle von der Zelle bis hin zum Batteriesystem. Je nach Anforderung an die Genauigkeit und Rechengeschwindigkeit besteht die Möglichkeit mit unterschiedlichen Modellansätzen Gleichgewichtszustände ebenso abzubilden wie hochdynamische Vorgänge. Unsere Modellbibliotheken umfassen dabei elektrische, elektrochemische, thermische und elektrisch-thermisch gekoppelte Modelle. Wir besitzen Modelle für Blei-, Redox-Flow- und Hochtemperaturbatterien sowie verschiedenste Lithiumtechnologien. Zudem bietet das Fraunhofer ISE Alterungsmodelle für verschiedene Technologien, mit denen sich technische Fragestellungen der Lebensdauer in bestimmten Anwendungen sowie Lebensdauerkostenanalysen im Rahmen von Simulationsstudien bearbeiten lassen. Die Modelle werden fortwährend weiterentwickelt und mit Messdaten aus unserem Batterielabor parametriert und validiert. Diese werden erfolgreich in Projekten eingesetzt, beispielsweise für die simulationsgestützte Entwicklung von optimierten Lade- und Betriebsführungsstrategien von Batteriespeichern. Ferner sind die Modelle Basis für eine präzise Lade- und Alterungsbestimmung sowie Lebensdauervorhersage in der jeweiligen Anwendung.

Unsere FuE-Leistungen in diesem Arbeitsgebiet umfassen:

  • Entwicklung von Komponenten-, System- und Alterungsmodellen
  • Erforschung von Algorithmen zur Ladezustands- und Alterungsbestimmung sowie zur Lebensdauervorhersage
  • Entwicklung von Lade- und Betriebsführungsstrategien
  • Lebensdaueranalysen von Batteriesystemen und Komponenten im Labor
  • Optimierung von Formierungsalgorithmen von Batteriezellen