Class L Opitmized Battery Systems Considering Efficiency, Safety and Sustainability
Angetrieben von politischen Entscheidungen wie dem Europäischen Green Deal, der für eine nachhaltigere Mobilität unerlässlich ist, sind die Hersteller verpflichtet, die Antriebsstränge ihrer Fahrzeuge zu elektrifizieren.
Im Jahr 2021 wurden in Österreich insgesamt 48 006 E-Fahrzeuge der Klasse M1 (BEV, PHEV, FCEV) und 3 765 E-Fahrzeuge der Klasse L (Motorräder, Dreiräder, Vierräder) neu zugelassen, Tendenz stark steigend.
Durch die rasante Entwicklung der Batterietechnologien, wird die Energiedichte der Batterien immer besser. Neben der weit verbreiteten „Reichweitenangst“ sind viele Menschen skeptisch, was Sicherheit und Nachhaltigkeit betrifft. Batteriepacks für Offroad-Motorräder werden sogar höheren Fehlbelastungen ausgesetzt sein, die von den aktuellen Vorschriften und Normen nicht berücksichtigt werden.
Es ist eine herausfordernde Aufgabe, ein Batteriesystem so zu dimensionieren, dass maximale Effizienz und Sicherheit erreicht werden. Aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Ressourcen und der Erfüllung des Europäischen Green Deals muss auch die Nachhaltigkeit im Fokus stehen. Neue Nachhaltigkeitsansätze müssen entwickelt werden und Optimierungsansätze hinsichtlich Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit von Batteriepacks sollten den aktuellen Entwicklungsprozess ergänzen.
Zu diesem Zweck müssen neue Simulations- und Messmethoden entwickelt werden, die zukünftig eine multidisziplinäre Bewertung von Klasse-L-Batteriesystemen (KLBS) unter Berücksichtigung von Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit ermöglichen.
Das Projekt LiONESS adressiert diesen Bedarf einer multiphysikalischen Analyse und Optimierung von KLBS unter Berücksichtigung aller 3 erwähnten Aspekte. Im Falle der Nachhaltigkeit liegt der Fokus auf der Definition von End-of-1-Life und 2nd-Life-Nutzungskonzepten, Recycling und Lebenszyklusanalysen (LCA).
Die abgeleiteten Ziele sind:
- Erweiterung der multiphysikalischen Simulationsmethodik für KLBS.
- Neue innovative Charakterisierungs- und Validierungsmethoden für KLBS.
- Nachhaltigkeitskonzepte für KLBS.
- Recycling für KLBS und Verbesserung der Recyclingeffizienz.
Die folgenden zentralen Ergebnisse ergeben sich aus den Projektzielen:
- Kombiniertes Multiphysik-modell für KLBS, einschließlich eines neuen gekoppelten Modells für Thermal Runaway und Thermal Management sowie eines mechanischen Modells zur Bewertung der mechanischen Pfade.
- Charakterisierung des Ventgasverhaltens und der Partikelemission von KLBS, einschließlich der Messung der Ventgasgeschwindigkeit.
- Berührungsloses Ultraschallprüfsystem zur automatisierten Bestimmung des Gesundheitszustandes von Batteriezellen für die Bewertung von gebrauchten Zellen für die 2nd-Life-Anwendung.
- Parametrisiertes LCA-Modell für KLBS.
- Neues Recyclingverfahren für KLBS mit erhöhter Recyclingsicherheit und Recyclingeffizienz.
- Konzepte für 2nd-Life-Nutzungsszenarien für KLBS.
- Neue optimierte KLBS-Konzepte durch erweiterte kombinierte Analyse (Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit) einschließlich Demonstration und Bewertung.
LiONESS ermöglicht es, den bestehenden multiphysikalischen Ansatz auf KLBS auszuweiten und die zusätzliche Berücksichtigung von Nachhaltigkeit im Entwicklungsprozess zu ermöglichen. Die Ergebnisse und Entwicklungen des Projekts werden die Wettbewerbsfähigkeit der von der Batterietechnologie abhängigen Industrien stärken und einen wichtigen Beitrag zur Verwirklichung des Europäischen Green Deal leisten.
