“ 5
N O . 1 2 0 2 1 – S P E C I A L
komplette Prozesse – von den ersten
Anforderungen bis zu den finalen
Prüfplänen. Dies ermöglicht
uns immer wieder die erfolgreiche
Optimierung von neuen Batterie-
Generationen hinsichtlich Leistung,
Lebensdauer und Sicherheit.
Unsere Entwicklungsarbeit erfolgt
anhand von Simulationen und Modellen.
Diese sind als integrierte
CAE-Lösungen präzise auf die jeweiligen
Kundenanforderungen zugeschnitten,
was z.B. Genauigkeit
oder bestimmte Standards (z.B.
GTR, UNECE etc.) anbelangt. Die
Konsistenz unserer Modelle ist dabei
durch alle Phasen hinweg gewährleistet
– von der Systemauslegung
(AVL CRUISE™ M), zur
Konstruktion über die Entwicklung
(elektrochemische Modelle in AVL
FIRE™ M, mechanische Modelle in
Abaqus) bis hin zur Parametrierung
und Prüfung mit Tools wie unserem
Zelltestgerät. Indem wir reale Phänomene
in der Simulation berücksichtigen
und nachbilden, meistern
wir selbst schwierigste Herausforderungen
der Zellentwicklung.
MECHANISCHE
ZELLENPRÜFUNG
Das Battery Safety Center ist das
Ergebnis unserer langjährigen Zusammenarbeit
mit dem Institut
für Fahrzeugsicherheit der Technischen
Universität Graz. Es verfügt
sowohl über Schlittensysteme
für die Bewegung von Batterien als
auch über Klimakammern, Pressen
und spezielle Stationen zur Simulation
der thermischen Ausbreitung.
Die Tests, die wir im Battery Safety
Center ausführen, werden für die
Parametrierung der Modelle herangezogen.
Diese wiederum wurden
als F&E-Projekte gemeinsam
mit dem MIT entwickelt. Sie gehören
zu den weltweit genauesten
Modellen für die Verformung von
Batteriezellen. Mit unseren umfassenden
Möglichkeiten der mechanischen
Überprüfung ebnen wir den
Weg für OEMs zur vollständigen
Integration von Zellen bzw. Modulen
in die Fahrzeugkarosserie.
ELEKTRISCHE ZYKLEN UND
ALTERUNGSTESTS
Seit 20 Jahren entwickelt AVL auch
elektrische Batterie- und Zelltestgeräte
für die Automotive-Entwicklung
und das dazu erforderliche
vollautomatisierte Testen.
Diese integrierten Testsysteme sind
voll rückspeisefähig sowie galvanisch
getrennt und können dynamische
und in der Realität auftretende
Laständerungen jederzeit
reproduzieren. Dank des modularen
Aufbaus lassen sie sich flexibel
an alle Anforderungen anpassen
und bieten dadurch ein hohes Maß
an Zukunftssicherheit. So gibt es
beispielsweise Testkammern, die in
der Lage sind, Gasausströmungen
bis zur Gefahrenstufe 6 einzudämmen.
Die Halterungen der Zellen
sind speziell für „Swelling“- und
„Breathing“-Tests oder die elektrochemische
Impedanzspektroskopie
(EIS) ausgelegt und können
auf alle verfügbaren Formate angepasst
werden. Gesteuert werden
die Prüfstände über ein Echtzeit-
Automatisierungssystem. Auch
sämtliche passiven Sicherheitseinrichtungen
wie Überdruckklappen
oder Berstscheiben entsprechen
den höchsten Anforderungen.
focus: Sind künftige High-Energy-
Zellen von der Bauart her sicherer
als aktuelle Generationen?
Novak: Neue Entwicklungen in
der Chemie weisen in eine sicherere
Richtung mit höherer Energiedichte.
Sie können aber andere
Probleme in der Haltbarkeit aufweisen,
wie es beispielsweise bei
Festkörperbatterien (ASSB) zu sehen
ist, deren Anoden derzeit noch
recht kurzlebig sind.
focus: Warum sind Innovationen
bei den Zellformaten und bei den
Anschlüssen so wichtig für die
Automotive-Industrie?
Novak: Sie bieten das Potenzial für
eine Effizienzsteigerung. Das optimale
Verpacken der Zellen ist gerade
im Hinblick auf das „Swelling“
und „Breathing“ – zwei Phänomene,
die in jeder Batterie auftreten
– enorm wichtig. Vor allem was
das Thema der Schnellladefähigkeit
angeht, ist eine sichere Integration
Model prediction entscheidend.
High-resolution micro CT scanning
I N T E R V I EW
Wolfgang Novak
Skill Area Manager
Battery & Cell