Re-Use von Lithium-Ionen-Zellen und - Modulen aus Elektrofahrzeug-Batterien

Elektrische Energie stellt eine universell einsetzbare und sehr hochwertige Sekundärenergie dar, die bestens steuerbar und auf die augenblickliche Nutzung mit hohem Wirkungsgrad anpassbar ist, auch mit Wirkungsgraden von über 95% in mechanische Energie umgeformt werden kann, und deren Bereitstellung aus erneuerbaren Quellen selbst in kleinem Maßstab effizient realisiert wird (Photovoltaik). Nachteilig sind die mit elektrischer Energie verbundenen hohen Kosten und die sehr begrenzte direkte Speicherfähigkeit elektrischer Energie, beispielsweise in elektrochemischen Batterien. Elektrische Antriebe für Fahrzeuge sind seit mehr als 100 Jahren erfolgreich im Einsatz, wobei die elektrische Energie dem Fahrzeug kontinuierlich zugeführt wird (Oberleitung, Stromabnehmer). Die Speicherung elektrischer Energie auf einem Fahrzeug zur weiteren Nutzung als Antriebsenergie ist mit hoher Masse und hohen Kosten verbunden. Mittels Batterien auf Lithium-Ionen-Basis können Reichweiten von mehr als 100 km in PWK-üblichen Fahrzeugen erreicht werden.

Lithium-Ionen-Zellen bilden die Basis für dem Stand der Technik entsprechende Traktionsbatterien für Elektrofahrzeuge, die sich in Bezug auf Fahrverhalten und Komfort an Standard-PKWs anlehnen, wegen der elektrochemischen Energiespeicherung in der Batterie jedoch eine wesentlich niedrigere Reichweite aufweisen. Die Traktionsbatterien sind im Fahreinsatz bezüglich Temperatur, Spitzenleistung und Entladungstiefe hoch beansprucht, sodass nach einigen Tausend Zyklen das Ende der Nutzungsdauer wegen reduzierter Kapazität erreicht ist. Auch im Falle des Defektes einer einzigen Zelle der Batterie wird eine reparierte Batterie aus Sicherheitsgründen nicht mehr im Fahrzeug weiter verwendet werden. „Re-Use" zielt auf eine stationäre Nutzung zur Bereitstellung der elektrischen Ausfallenergie erneuerbarer Energieträger (Photovoltaik, Wind). Vor diesem neuen Einsatz werden die Zellen einer eingehenden Untersuchung in Bezug auf Kapazität und Temperaturverhalten unterzogen. Experimentelle Ergebnisse der Untersuchung von Zellen, die in voller Absicht extremer Fehlnutzung unterworfen wurden, weisen die Robustheit neuartiger Zellen und damit deren Weiterverwendungsfähigkeit nach. Aus den verwendeten Methoden und Messschaltungen im Labor werden Schlüsse auf Gerätekonzepte für industriellen Einsatz gezogen.



Copyright: © Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben
Quelle: Depotech 2012 (November 2012)
Seiten: 4
Preis: € 2,00
Autor: O.Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Helmut Weiss
Ing. DI Dr. Astrid Arnberger

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