Das Fraunhofer IFAM hat die Bestimmung des Wechselstromwiderstands innerhalb der Batterie mittels dynamischer Impedanzspektroskopie weiterentwickelt. Das ermöglicht Messungen während des Betriebs.
Durch Messung der sog. dynamischen Impedanz der Batteriezellen lässt sich deren Zustand während des Ladevorgangs direkt bestimmen.
Fraunhofer IFAM
Am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen wurde eine neue Methoden zur präzisen Bestimmung des Alterungszustands von Batterien entwickelt. Ohne Laboraufwand seien so Messungen während des Betriebs möglich, um die Leistungsfähigkeit der Batterie in Echtzeit ermitteln zu können. Die Alterung von Batterien hänge dabei von vielen Faktoren ab: "Neben der kalendarischen Alterung, die im Wesentlichen durch Lagerungstemperaturen und den Ladezustand während der Lagerung bestimmt wird, ist vor allem die Historie aller Lade- und Entladevorgänge mit den dabei jeweils aufgetretenen Strombelastungen und Temperaturen maßgeblich", so das Fraunhofer IFAM. Anstelle der simulativen Modellierung oder der Extrapolation aus Messungen setzen die Forscher auf mathematische Modelle für nichtlineares Verhalten mit "Memory"-Effekten (sog. Volterra-Reihen), um die Zelleigenschaften zu beschreiben.
Das bietet demnach den Vorteil, dass die Ausgabe des Systems von der Eingabe in das System zu allen Zeiten abhängt. Das System erhält also ein Gedächtnis über alle vorherigen Vorgänge. Mit der Messung der dynamischen Impedanz der Batteriezellen während des Einsatzes ist es demnach möglich, die mathematischen Parameter zur Beschreibung des Verhaltens der Zellen direkt zu messen. Mithilfe dieser mathematischen Darstellung können dann auch nicht gemessene Zustände berücksichtigt werden, wodurch die Übertragbarkeit auf andere Umgebungsbedingungen und Zellchemien, also die Berücksichtigung komplett neuer Batterietypen, ermöglicht wird. Durch Implementierung in das Batteriemanagementsystem ließen sich daher zu jeder Zeit während der Nutzung des Systems alle notwendigen Daten zur Lebensdauerprognose gewinnen. Die Methode lässt sich laut der Forscher auch auf Festkörperbatterien übertragen.