Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI
Open-Source-Datenbank für Lithium-Ionen-Batterien veröffentlicht
Im Rahmen des Forschungsprojekts »BetterBat« wurde eine Open-Source-Zelldatenbank für Lithium-Ionen-Batterien und deren technische Spezifikationen veröffentlicht. Die Datenbank enthält bereits mehr als 300 verschiedene Zelltypen verschiedener Hersteller und wird kontinuierlich aktualisiert. Industrie und Forschungseinrichtungen können die Datenbank als Benchmark frei nutzen.
Der Markt für Batteriezellen ist sehr heterogen. Diverse Hersteller liefern Batteriezellen in verschiedenen Größen und Formaten mit unterschiedlichen Aktivmaterialien für unterschiedlichste Anwendungen. Jede Anwendung stellt dabei spezifische technische Anforderungen an die Batteriezelle.
Um die Bandbreite möglicher Spezifikationen zu erfassen, enthält die im Rahmen des Forschungsprojekts »BetterBat« erstellte Open-Source-Zelldatenbank detaillierte technische Informationen für mehr als 300 Zellen. Dies umfasst technische Spezifikationen wie unter anderem Größe, Gewicht, Kapazität, Nennspannung, Betriebsfenster, Zyklenfestigkeit, empfohlene Lade- oder Entladerate, maximale Lade- oder Entladerate, Energiedichte oder spezifische Energie.
Als Datenbasis dienen neben den Datenblättern der Hersteller auch Sekundärquellen. Obwohl Differenzen zur Datenblattangabe gegenüber Zellmessungen am Prüfstand oder verbauten Zellen in der Anwendung möglich sein können, lassen sich Indikationen zur Passfähigkeit einer Zelle für eine Anwendung schnell und genau bestimmen.
Anwendungsmöglichkeiten der Batteriezell-Datenbank
Die Publikation »Techno-economic cell selection for battery-electric long-haul trucks« von Forschenden der TU München und des Fraunhofer ISI zeigt beispielhaft, wie diese Datenbank genutzt werden kann, um die Passfähigkeit von Batteriezellen für schwere Lkw im Fernverkehr zu bestimmen: Die Ergebnisse zeigen den Einfluss verschiedener Zelleigenschaften wie Zyklenfestigkeit, Energiedichte, Schnellladefähigkeit, oder spezifischer Energie auf die Wirtschaftlichkeit.
Abbildung 2 zeigt exemplarisch den Trade-Off verschiedener Zelltypen zwischen erzielbarer Nutzlast und dem Kostenparitätspreis. Es deutet sich an, dass ein wirtschaftlicher Betrieb von batteriebetriebenen Lkw in naher Zukunft möglich ist, ohne dabei jegliche Einschränkungen hinsichtlich zusätzlicher Standzeiten oder reduzierter Nutzlast und -volumen in Kauf nehmen zu müssen.
Das Projekt »BetterBat« und der Beitrag zur Batterieforschung
Die Datenbank wurde im Rahmen des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF geförderten Projekts »BetterBat« als Teil des »Kompetenzcluster Batterienutzungskonzepte« erstellt. Das Projekt befasst sich mit der Schnittstelle zwischen der Batterietechnologie und deren potenzieller Nutzung in einer Anwendung und rückt somit explizit die Anwenderseite und deren systemische, anwendungsspezifische Anforderungen in den Fokus. Beteiligt sind Fraunhofer ISE, Fraunhofer ISIT und Fraunhofer ISI, die RWTH Aachen mit dem Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA) sowie die TU München mit dem Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik (FTM).