Hochschule München Nachhaltigkeit Nachhaltigkeitsausstellung

Sichere elektrische Mikromobilität

Elektrische Energiespeicher

Das Projekt zielt darauf ab, die Lebensdauer und Sicherheit von Batterien in Elektrofahrzeugen und Energiespeichersystemen durch den Einsatz von Distributed Electrochemical Impedance Spectroscopy (DEIS) zu verbessern. Diese innovative Technik ermöglicht eine präzise Überwachung des Batteriezustands in Echtzeit und während des Betriebs, was zur Verlängerung der Batterielebensdauer und zur Erhöhung der Sicherheit beiträgt. Die Relevanz des Projekts liegt in seiner Fähigkeit, die Mobilitätswende zu unterstützen und die Nachhaltigkeit von Energiespeichersystemen zu steigern.

Projektbeschreibung

Für die Mobilitätswende und die weitverbreitete Nutzung von Elektrofahrzeugen, wie E-Bikes, ist es wichtig, die Lebensdauer und Sicherheit von Energiespeichern effizient zu überwachen. Hier kommt die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) ins Spiel, eine innovative Methode, die wir entwickeln und weiter verbessern.

Was ist EIS?

EIS steht für elektrochemische Impedanzspektroskopie. Diese Technik hilft uns, den Gesundheitszustand einer Batterie besser zu verstehen. Sie misst, wie die Batterie auf verschiedene elektrische Signale reagiert, was uns Aufschluss über ihren Zustand und ihre Effizienz gibt.

Was ist DEIS?

DEIS steht für Distributed Electrochemical Impedance Spectroscopy, was auf Deutsch als "verteilte elektrochemische Impedanzspektroskopie" bezeichnet werden kann. Diese fortschrittliche Methode baut auf der traditionellen elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS) auf und erweitert sie um die Möglichkeit, den Zustand von Batteriezellen in großen Energiespeichersystemen in Echtzeit und während des Betriebs zu überwachen.

Warum ist das wichtig?

Mit präzisen Informationen über den Batteriezustand können wir:

Die Lebensdauer der Batterie verlängern, indem wir ihren Einsatz optimieren.
Die Sicherheit erhöhen, indem wir potenzielle Probleme frühzeitig erkennen.

Das Testsystem in unserem Labor

In unserem Labor haben wir ein kompaktes Testsystem geschaffen, das die Batterie, das Batteriemanagement und die Leistungselektronik kombiniert. Diese vielseitige Plattform ermöglicht es uns, neue Überwachungsmethoden auf ihre Funktionalität zu testen. Angefangen bei kleinen E-Bike-Batterien bis hin zu großen stationären Energiespeichern können wir vielseitige Anwendungen abdecken. Diese intelligente Überwachungstechnologie ist ein entscheidender Schritt hin zu einer nachhaltigen und sicheren Mobilitätswende. Sie ermöglicht es uns, besser vorbereitet zu sein für eine Zukunft, in der Elektrofahrzeuge eine zentrale Rolle spielen.

Die Innovation in unserer Methode zur Überwachung von Energiespeichersystemen liegt in mehreren Schlüsselbereichen:

1. Präzise Überwachung im Betrieb:

Traditionelle Methoden zur Überwachung von Batterien erfordern oft, dass die Batterie aus dem Betrieb genommen wird, um genaue Diagnosen zu stellen. Mit unserer Weiterentwicklung zur verteilten Impedanzspektroskopie (DEIS) können wir die Zustände einzelner Batteriezellen während des Betriebs überwachen, ohne diesen zu unterbrechen. Dies ermöglicht eine kontinuierliche und dynamische Analyse der Batteriegesundheit.

2. Erweiterte Genauigkeit der Zustandsbestimmung:

Durch die Anwendung von EIS können wir sehr detaillierte Informationen über den elektrochemischen Zustand und die Eigenschaften der Batterie gewinnen. Dies bedeutet eine genauere Erfassung des Batteriezustands im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren.

3. Temperaturüberwachung für Sicherheit und Leistung:

Ein besonderer Fortschritt ist die Fähigkeit, die Temperaturverteilung im gesamten Batteriesystem präzise zu erfassen. Temperaturunterschiede können auf potentielle Probleme oder unsichere Betriebszustände hindeuten. Das Monitoring der Temperaturverteilung ist daher ein entscheidender Aspekt, um sowohl die Sicherheit als auch die Langlebigkeit der Batterien zu gewährleisten.

4. Vielseitigkeit und Anwendungsbreite:

Das in unserem Labor entwickelte kompakte Testsystem integriert Batterie, Batteriemanagement und Leistungselektronik, was eine flexible Testplattform ergibt. Diese Plattform ermöglicht es, die neuen Überwachungsmethoden in verschiedenen Anwendungen zu testen, von kleinen Gerätetypen wie E-Bikes bis hin zu großen stationären Energiespeichern. Damit bietet sie breite Anwendungsmöglichkeiten in der Mobilitäts- und Energiespeicherbranche.

5. Verlängerte Batterielebensdauer:

Eine präzise Zustandsüberwachung hilft, die Ladestrategien zu optimieren und potenzielle Schäden vorzubeugen, was direkt zu einer Verlängerung der Batterielebensdauer führt. Zusammenfassend bietet diese innovative Überwachungstechnik nicht nur eine erhöhte Effizienz und Sicherheit, sondern trägt auch dazu bei, die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit von Energiespeichersystemen zu steigern – zentrale Faktoren für den Erfolg der Energiewende und der Mobilität.