StaTrak

Für Traktionsbatterien in Elektrofahrzeugen existieren Spezifikationen, die das End-of-Life definieren. Wesentlicher Parameter ist dabei die Restkapazität (State-of-Health). Beträgt dieser Wert nur noch 80 Prozent der anfänglichen Nennkapazität, wird im Automobilbereich das Lebensende der Batterie definiert. Derartige Batterien eignen sich jedoch durchaus für Zweitanwendungen, d.h. für eine Second-Life Verwendung. Die Restkapazität allein gibt jedoch noch keinen ausreichend genauen Aufschluss über den Zustand der gealterten Batterie. Weitere Werte aus dem Lebenszyklus der Batterie (z. B. Nutzungsdauer, Entlade- und Ladetiefen oder Ladeprofile) sind in die Charakterisierung des Batteriezustandes einzubeziehen.

Bisher sind umfangreiche Untersuchungen zu Zuverlässigkeit, Alterung und Lebensdauer von Traktionsbatterien durchgeführt worden, zur Abschätzung der Restlebensdauer weiterer Anwendungen (z. B. Arbeitsmaschinen oder stationäre Pufferspeicher für PV-Anlagen) existieren jedoch nur wenige Untersuchungen und keine praktikablen Modelle.

Hauptziel des Projektes StaTrak ist es, Module oder Zellen aus gealterten Li-Ionen-Batterien der Elektromobilität in weitere Anwendungen zu überführen. Schwerpunkte der Untersuchungen sind dabei der Einsatz als mobiler Speicher bei Arbeitsmaschinen und der Einsatz als Energiespeicher für PV-Anlagen. Dazu sind der Restwert der gebrauchten Batterie und deren anwendungsabhängige Restlebensdauer zu ermitteln. Diese Werte stellen die Grundlage für die Entwicklung von wirtschaftlichen Geschäftsmodellen für die Zweitnutzung von Traktionsbatterien aus Elektrofahrzeugen dar. Ein wesentlicher Arbeitsschwerpunkt des Projektes ist die Weiterentwicklung von Alterungsmodellen auf Basis der zyklischen Alterung von Li-Ionen-Zellen. Um mit diesem Modell genauere Vorhersagen zur Restlebensdauer in den verschiedenen Anwendungen treffen zu können, werden Alterungsuntersuchungen an Zellen durchgeführt. Dabei werden in Langzeitmessungen unter Last Veränderungen von Kapazität und Leerlaufspannungen erfasst. In Kurzzeitmessungen ohne Last sollen weitere Größen, wie Impedanz bzw. Innenwiderstand, und Spannungsantwort bei definiertem Stromprofil unter Berücksichtigung der Umgebungstemperatur gemessen und zur Generierung eines Alterungsmodells herangezogen werden. Daraus sind dann Algorithmen zur Bestimmung der anwendungsabhängigen Restlebensdauer abzuleiten.

Die Traktionsbatterie ist eine Komponente mit hohem Kostenanteil am Elektrofahrzeug, so dass eine Vermarktung in Zweitanwendungen zur Verringerung der Gesamtkosten beitragen kann. Neben wirtschaftlichen Aspekten sprechen auch ökologische Gesichtspunkte für eine Weiterverwendung von Li-Ionen-Batterien aus Elektrofahrzeugen.