| TAg 1 |
23. Oktober 2023 |
| 13:00 Uhr: |
Imbiss und Get together |
| 14:00 Uhr: |
Welcome |
| 14:15 Uhr: |
Bedeutung der Schnellladefähigkeit, Fraunhofer-Allianz Batterien - Prof. Dr. Jens Tübke: Aus welchen Perspektiven lässt sich die Schnellladefähigkeit betrachten und was ist auf den unterschiedlichen systemischen Ebenen zu berücksichtigen? Wie machen sich Alterungseffekte in Batterien durch Schnellladung bemerkbar? Welche Anforderungen werden an das Stromnetz bei hohen Leistungen gestellt? Welchen Einfluss hat die Schnellladefähigkeit für zukünftige post-Lithium-Ionen Batterien aus heutiger Sicht? |
| 14:45 Uhr: |
Impulsvorträge: "Schnelles Laden aus der Sicht der Leistungselektronik" - Markus Decker, Fa. Bitrode Corporation; "Gezielter Nutzen der Wärmekapazität für das Schnellladen" - Rico Schmerler, Fraunhofer IWU; "Was Schnellladung mit einem guten Pils zu tun hat" - Claudius Jehle, Fa. volytica diagnostics GmbH |
| 15:30 Uhr: |
Kaffeepause |
| 16:00 Uhr: |
Vernetzung und verschiedene moderierte Themendiskussionen in kleinen Gruppen |
| 17:30 Uhr: |
Ende des Veranstaltungstages |
| 19:00 Uhr: |
Dinner und Abendprogramm im HYPERION Hotel Dresden am Schloss |
| Tag 2 |
24. Oktober 2023 |
| 9:00 Uhr: |
Welcome |
| 9:15 Uhr: |
Vernetzung und verschiedene moderierte Themendiskussionen in kleinen Gruppen |
| 10:45 Uhr: |
Kaffeepause |
| 11:15 Uhr: |
Podiumsdiskussion: Diskussion von wissenschaftlichen Experten aus der Fraunhofer-Allianz Batterien zum Erfahrungsaustausch in den moderierten Themenrunden und Einblicke in die Sichtweise der unterschiedlichen Fraunhofer-Institute zu dem Thema Schnellladefähigkeit für die Elektromobilität |
| 11:45 Uhr: |
Zusammenfassung |
| 12:00 Uhr: |
Imbiss und Ausklang |
| 13:30 Uhr: |
Führung Labore und Technika am Fraunhofer-Institutszentrum (Fraunhofer IKTS, IWS und FEP) |
Highlights
- Vernetzung mit verschiedenen Unternehmen aus dem Batteriesektor
- Austausch und Diskussion mit Experten aus der gesamten Branche und der Fraunhofer-Allianz Batterien
- moderierte Diskussionen in kleinen Gruppen mit der Chance zum detaillierten Austausch über technologische Lösungen zu den Themen:
- Marktanforderungen hinsichtlich Schnellladefähigkeit
In kleinen Gruppen werden Anforderungen und Roadmaps der OEM an die Schnelladefähigkeit mit Fokus auf Elektrofahrzeuge und Elektronikanwendungen vorgestellt und sich abzeichnende Marktsegmentierung für besonders schnellladefähige Anwendungen diskutiert. Die vorgestellten Roadmaps werden von den Teilnehmern ergänzt und bewertet. Im Austausch mit Fraunhofer-Wissenschaftlern sollen erste Anhaltspunkte identifiziert werden, auf welcher Technologieebene (Material, Zelle, System) diese Anforderungen adressiert werden müssen
- Zelldesign – vom Material zur Zelle
Der Einfluss von verschiedenen Materialien, Struktur der Elektroden und Separatoren sowie das Design von Zellen auf deren Schnellladefähigkeit werden diskutiert. Wie kann die Kinetik des Ladungsaustausches optimiert werden und welche Möglichkeiten bestehen, um den Innenwiderstand der Zellen zu senken? Welche Alterungsmechanismen sind bei der Schnellladung zu erwarten und wie können diese minimiert werden? Kann ein sinnvoller Ausgleich zwischen möglichst hoher Energiedichte und Schnelladefähigkeit realisiert werden?
- Anforderungen an das Batteriesystem
Für das Batteriesystem ergeben sich aus der Schnellladung eine Vielzahl komplexer Fragestellungen. Durch höhere Ströme steigt die Verlustleistung, die durch simulative Auslegung und geeignete Betriebsführung minimiert werden kann. Entscheidend ist dabei unter anderem die Temperierung und die weitere Infrastruktur zielgenau auszulegen – verbunden mit einem deutlichen Einfluss auf die Systemkosten. Eine sehr schnelle Ladung kann zu der Akzeptanz einer kleineren Batteriegröße und damit zu sinkenden Gesamtkosten führen. Wie können neue Konzepte z.B. ein Cell-2-Pack Design aussehen und welche Anforderungen hinsichtlich der Schnellladung müssten erfüllt werden? Auch die Berücksichtigung weiterer Aspekte wie Kosten und Sicherheit spielen eine zentrale Rolle und müssen anhand unterschiedlicher, konkurrierender Systeme adressiert werden.
- Sicherheitsaspekte für die Schnellladefähigkeit
Das Thema Sicherheit bei Schnellladefähigkeit beleuchtet die entscheidenden Aspekte der Batteriesicherheit in Bezug auf Schnellladetechnologien. Die Rolle von Simulation, Batteriemonitoring und Propagationstests werden in diesem Zusammenhang dargestellt, um Sicherheitsrisiken zu identifizieren und vorherzusagen. Erfahren Sie, wie Simulationstools eingesetzt werden können, um die Sicherheit von Batterien zu beurteilen und die Leistungsfähigkeit zu optimieren. Entdecken Sie die Bedeutung des Batteriemonitorings bei der Erkennung von Zellalterung und anderen sicherheitsrelevanten Parametern. Zudem widmen wir uns der Frage, wie die Propagationshemmung bei der Schnellladung dazu beitragen kann, potenzielle Gefahren zu minimieren. Ein zusätzliches Beispiel wird die thermische Sicherheit von Batterien behandeln, die bei der Schnellladefähigkeit eine entscheidende Rolle spielt.
- Im Nachgang erhalten die Teilnehmer Basisinformationen zu den diskutierten Themen und den erarbeiteten Ergebnissen und einen Wegweiser zu den themenspezifischen Ansprechpartnern bei Fraunhofer.
Teilnehmende Fraunhofer-Experten aus den folgenden Instituten:
Das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT führt seit vielen Jahren Batteriesicherheitstests in einem einzigartigen Testgebäude durch. Schwerpunkte der Arbeiten sind Notkühlsysteme, die Auslegung von Modulen und Sicherheitsbarrieren sowie angepasste Analytik wie die Bestimmung der freigesetzten thermischen Energie einer Zelle bei thermischem Durchgehen und die Untersuchung freigesetzter Stoffe. In der Materialforschung ist die Entwicklung von Festkörperbatterien mit Natrium- oder Lithium-Ionen-Elektrolyten aktueller Schwerpunkt.
Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS betreibt anwendungsorientierte Forschung für Hochleistungskeramik vom Werkstoff bis zum System. Das Anwendungsspektrum umfasst acht Marktfelder von der Energie- und Umwelttechnik über die Elektronik bis zur zerstörungsfreien Prüftechnik. Das IKTS forscht und entwickelt an Werkstoffen und Produktionstechnologien bis hin zum Recycling für stationäre und mobile Speicher mit einem Fokus auf Li- und Na-basierten sowie Festkörperbatteriespeichern.
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE forscht an neuen Ansätzen für die Batteriesystemtechnik – von der Zelle bis zum Batteriespeicher inklusive BMS und thermischem Management. Wir optimieren Verfahren zur Ladezustands- und Alterungsbestimmung sowie zur Lebensdauervorhersage. Sicherheitsfragestellungen erforschen wir simulativ und experimentell.
Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI untersucht neue Technologien von ihrer Erforschung und Entwicklung bis hin zur Kommerzialisierung. Rund um Batteriespeicher und andere Speichertechnologien bieten wir Technologie- und Marktanalysen sowie Beratung im Bereich Geschäftsmodelle.
Das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT beschäftigt sich mit der Integration neuer Materialien und Komponenten in Lithiumionen Zellen mit dem Ziel, maßgeschneiderte Zellen zu designen, die auch unter sehr anspruchsvollen Bedingungen eine zuverlässige Energiespeicherung ermöglichen. Darüber hinaus können am Fraunhofer ISIT Zellen mit verschiedenen zellinternen Sensoren (Referenzelektrode, Temperatursensor etc.) ausgerüstet werden. Neben der Entwicklung von Zellen werden am ISIT auch Fragen zur Zellfertigung, zu Kühlkonzepten und der Integration von BMS-Systemen untersucht.
Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM bietet Softwarelösungen zur detaillierten elektrochemischen Simulation von Li-Ionen Batteriezellen, welche ermöglichen die Schnellladefähigkeit anhand digitaler Zwillinge zu optimieren und Entwicklungszeit einzusparen.
Das Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI bietet Diagnoseverfahren und Algorithmen zu Zustandsbestimmung, Degradationsverhalten und Lebensdauerprognose von mobilen Batteriesystemen und Stationärspeichern. Über ein telemetriebasiertes Monitoringsystem werden die BMS-Daten an einen Back-End-Server übertragen und sind somit in Echtzeit verfügbar.
Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS erarbeitet innovative Lösungsansätze für die Fertigung von Komponenten und Zellen zukünftiger Batteriesysteme. Aktuelle Schwerpunkte sind die lösungsmittelfreie Elektrodenherstellung und die Entwicklung Silizium-basierter Anoden für Lithium-Ionen- und Festkörperbatterien.
Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU setzt entwicklungstechnisch oberhalb der Zellchemie-Ebene an. Besonderes Know-how liegt dabei auf den Bereichen Leichtbau und Thermomanagement, sowie der Füge- und Umformtechnik, Handhabungstechnik und Systemintegration der Fahrzeugentwicklung. Forschungsschwerpunkte sind umweltfreundliche Fertigungskonzepte, sowie beim Thema Leichtbau crash-absorbierenden Metallschäume, Aluminiumlegierungen, Faserverbunde und deren Hybride.
Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF entwickelt Batteriesysteme für unterschiedliche mobile Anwendungen und verfügbar über Kompetenzen und Ausstattungen zur experimentellen und simulativen Charakterisierung von Batteriesystemen sowie zu deren Zuverlässigkeits- und Lebensdauerbewertung.
Fraunhofer-Allianz Batterien