Entwicklung physikalischer Modelle von Lithium-Ionen-Batterien zur genaueren Simulation von elektrochemischen Effekten und Temperatureinflüssen außerhalb des Arbeitspunktes – LIBERA

Ziel des Projektes LIBERA war die Entwicklung realistischer Batteriesimulationsmodelle zur Abbildung des Verhaltens von Batteriezellen unter extremen Lasten bis in die Nähe eines Kurzschlusses mit sehr hohen Strömen. Diese Zustände, die deutlich vom Auslegungspunkt der Lithium-Ionen-Batterien abweichen, wurden in Simulationsmodelle überführt, die in der Lage sind elektrochemisches Verhalten in der Batteriezelle örtlich aufzulösen und die Zustandsgrößen Temperatur, Stromdichte und Ladungszustand auch außerhalb des üblichen Betriebsbereichs zu ermitteln.
Dafür wurde von dem Projektpartner CADFEM  zunächst ein grundlegendes physikalisches Modell von Lithium-Ionen-Batterien aufgebaut und dann später um elektrochemische Effekte und Temperatureinflüsse außerhalb des gewöhnlichen Arbeitsbereichs erweitert. Die Technische Hochschule Ingolstadt (THI) entwickelte dabei spezielle Prüfstände und Testverfahren, um die großen Belastungsströme außerhalb des normalen Arbeitspunktes von Lithium-Ionen-Batterien durchführen zu können. Die Messungen der THI dienten dann zur Parametrierung und Validierung der entwickelten Batteriemodelle.