Modellierung von Batteriezellen

Diese Lerneinheit befasst sich mit den theoretischen Grundlagen der Batteriemodellierung. Weshalb diese Thematik so wichtig ist, wird als Einstieg kurz umrissen. Auch die entscheidenden Vorteile der Anwendung von Batteriemodellen werden vorgestellt und es wird erklärt, wie diese Modelle dazu beitragen, die Leistungsfähigkeit von Batteriezellen zu verbessern.

Anschließend wird die Struktur eines Gesamtmodells erläutert, wobei ein besonderer Fokus auf den Schnittstellen der Submodelle liegt. Diese Submodelle umfassen elektrische, thermische, mechanische und alterungsbezogene Aspekte. Eine detaillierte Betrachtung der notwendigen Teilmodelle gibt den Teilnehmenden einen Einblick in die Einsatzmöglichkeiten der Batteriemodellierung.

Den Schwerpunkt bildet die elektrische Modellierung. Dabei werden elektromechanische Modelle im Vergleich zu elektrischen Ersatzschaltbildern diskutiert. Die thermische Modellierung, mechanische Modellierung sowie Alterungs- und Degradationsmodelle sind weitere essenzielle Bestandteile dieser Einheit. Ein umfassendes Verständnis dieser Aspekte ermöglicht eine ganzheitliche Betrachtung der Batteriezellen und ihrer Leistungsfähigkeit über die Zeit. Des Weiteren werden die Phänomene des Thermal Runaway und Thermal Propagation behandelt, um ein Bewusstsein für potenzielle Risiken und Sicherheitsaspekte im Zusammenhang mit Batteriezellen zu schaffen.

Abgerundet wird die Lerneinheit durch praxisnahe Fallstudien. Eine davon befasst sich mit der Stromaufteilung paralleler Zellen und untersucht Einflussparameter sowie Optimierungsmöglichkeiten. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf einem dreidimensionalen Modell einer Lithium-Ionen-Zelle zur Untersuchung des Einflusses des Zelldesigns auf Inhomogenitäten und Schnellladefähigkeit.