Verglichen mit den rasanten Fortschritten bei der Elektrochemie von Batteriezellen haben sich die Formate und Gehäuseformen in den vergangenen 20 Jahren kaum verändert. Bei aktuellen Neuentwicklungen rückt dieser Aspekt jedoch immer mehr in den Fokus. Er ist maßgebend für die funktionale Integrationsfähigkeit und damit eine der zentralen Herausforderung beim Design von innovativen Cell-to-Pack- oder Cell-to-Chassis-Umsetzungen.
Optimierte Leistung
Erhöhung der Energiedichte unter Beibehaltung niedriger Kosten und hoher Ladeleistung.
Funktion und Lebensdauer
Funktionsverbesserungen und längere Lebensdauer von Zellen und Elektrodenstapeln durch elektrische, thermische und mechanische Simulationen.
Thermische Sicherheit
Neue Designs, die ein Durchgehen der Zelle verhindern, für gerichtete Entlüftung sorgen und (Soll-)Bruchstellen kontrollieren.
Die Grundlagen für unsere Entwicklungsdienstleistungen und unsere detaillierten Beratungsleistungen bilden unsere Forschungen und Analysen auf dem Gebiet der Batteriezellen:
- CAD-Modellentwicklung: Designvielfalt von klassisch bis „tabless“
- Systemintegration mechanisch und thermisch
- Elektrochemische und elektrothermische Analysen
- Degradationsanalysen: SEI-Bildung, Partikelrissbildung etc.
- Mechanische Analysen: Swelling und Breathing, Crash und Crush etc.
- Thermal-Runaway-Analysen: Ausbreitungszeit, Druckanstieg, Wärmeübertragung etc.
Parametrische Zelldesigns
Wir entwickeln präzise CAD-Modelle für Leistungs- und Energiezellen in allen gewünschten Designvarianten. Entsprechend der definierten Leistungsziele auf Systemebene optimieren wir die CAD-Entwürfe hinsichtlich ihrer mechanischen und thermischen Integrationsfähigkeit und Skalierbarkeit
Modellierung und Analyse
Unsere elektrochemische Analyse von Batteriezellen basieren auf der neuesten Generation elektrochemischer Modelle; für unsere elektrothermischen Analysen nutzen wir auch Ersatzschaltkreismodelle (RC model). Um Abnutzungs- und Alterungsprozesse abzubilden haben wir spezielle Degradationsmodelle entwickelt, mit denen sich unter anderem irreversible Lithiumplattierung abbilden lassen.
Zellsimulationen
Um den Einfluss des Formats und der Gehäuseform auf Leistung und Lebensdauer einer Batteriezelle zu beurteilen, setzen wir auf ausgereifte Simulationen. Anhand der virtuellen Modelle können wir Unterschiede sofort erkennen und bewerten. Darauf abgestimmt entwickeln wir das passende Kühlungskonzept, um sicherzustellen, dass die gewünschten Leistungs- und Lebensdauerziele tatsächlich erreicht werden.
Die parametrischen Zelldesigns von AVL haben uns ganz neue Möglichkeiten eröffnet – eine modulare Cell-to-Chassis-Integration der Batterie. Mir war vorher nicht bewusst, was für positive Auswirkungen diese Lösung auf die Kostenstruktur und auf die interne Fertigungsstrategie hat.
– Kunden-Feedback nach dem Projekt
Weitere Themen
Wir arbeiten ständig an neuen Lösungen. Folgende könnten für Sie interessant sein:
Bei AVL treiben wir den technologischen Fortschritt aktiv voran. Basierend auf den individuellen Anforderungen unserer Kunden entwickeln wir maßgeschneiderte Batterielösungen für alle Fahrzeugtypen. Dies verfolgen wir unter der Prämisse, sowohl die Kostenziele zu erreichen als auch die Zeit bis zur Markteinführung zu minimieren.
Unter einem Testsystem versteht AVL einen Prüfstand, der mindestens aus einer Temperaturkammer geeignet zum Testen von Li-Ionen Batterien, einem Zell-Zyklisierer im passenden Strom- und Spannungsbereich sowie einem Automatisierungssystem besteht.
Mit AVL Simulationssoftware und -methoden lassen sich No-Propagation-Batteriedesigns, strukturelle Zellintegration, Thermalsysteme für Schnellladen und viele weitere Lösungen schnell und effizient entwickeln.
Erstklassige Messgenauigkeit und Regelpräzision in Kombination mit hochdynamischer Leistung für Batterie-, E-Antriebs- und Brennstoffzellenprüfungen.
