Die Herausforderungen beim Testen von Lithium-Ionen-Batterien
Die Messtechnik
Die Messtechnik befasst sich mit Geräten und Methoden zur Bestimmung (Messung) physikalischer Größen wie beispielsweise Länge, Masse, Kraft, Druck, elektrische Stromstärke, Temperatur oder Zeit. Wichtige Teilgebiete der Messtechnik sind die Entwicklung von Messsystemen und Messmethoden sowie die Erfassung, Modellierung und Reduktion (Korrektur) von Messabweichungen und unerwünschten Einflüssen. Dazu gehört auch die Justierung und Kalibrierung von Messgeräten sowie die korrekte Reduktion der Messungen auf einheitliche Bedingungen.
Die Messtechnik ist in Verbindung mit Steuerungs- und Regelungstechnik eine Voraussetzung der Automatisierungstechnik. Für die Methoden und Produkte der industriellen Fertigung kennt man den Begriff der Fertigungsmesstechnik.
Lithium-Ionen Messtechnik
Bei der potentiostatischen Messmethode wird nicht die Zellspannung, sondern indirekt der Selbstentladungsstrom ermittelt. Dazu wird die Batteriezelle mit einem geringen Ladestrom aufgeladen und parallel dazu die Batteriespannung gemessen. Der angelegte Ladestrom entspricht einem empirischen Mittelwert aus Ladevorgängen von anderen Zellen und kann stufenlos verändert werden. Sobald die gemessene Zellspannung konstant bleibt, kann man daraus folgern, dass der dann anliegende Ladestrom der Selbstentladung der Zelle entspricht.
Prüfung von Batteriemodulen und -packs
Die Prüfung von Batteriemodulen und -packs ist für die Beurteilung des Zustands und der Leistungsfähigkeit der Batterie von entscheidender Bedeutung. Dies umfasst Messungen des Ladezustands (SoC), der Entladungstiefe (DoD), des DCIR und des Gesundheitszustands (SoH). Es erfolgen auch Tests, um die Leistung der elektronischen Komponenten und Systeme, die an die Batterie angeschlossen sind, zu beurteilen.her Akkumulator hat gegenüber dem herkömmlichen eine geringere Energiedichte, neigt aber – auch bei mechanischer Beschädigung – nicht zu thermischem Durchgehen.
Zyklisierung ist unerlässlich
Ein Kernelement der Prüfung von Batteriemodulen und -packs ist die Zyklisierung der Batterien. Batteriezyklisierung ist der Vorgang des Aufladens und Entladens einer Batterie und spielt bei allen Tests eine Rolle. Wie eine Batterie zyklisiert wird, hängt von der Zellchemie, der Anwendung und den Prüfzielen ab.
Leistungszyklus- und Belastungstests, RPT
Leistungszyklustests simulieren reale Bedingungen, unter denen eine Batterie eingesetzt wird. Beispiele hierfür sind Fahrzyklen, Netzzyklen und Flugprofile. Lebenszyklustests beinhalten viele Leistungstests innerhalb eines verkürzten Zeitraums, um Ausfallraten vorherzusagen. Ebenso erfolgen Belastungstests, um die Grenzen der Batterie unter harten Bedingungen, zum Beispiel bei extremen Temperaturen oder wiederholt auftretender Schwingungs- und Stoßbeanspruchung, auszuloten
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