Untersuchung der Interaktion von Degradationsprozessen bei der Alterung von Lithium-Ionen-Batterien mit variierenden Sequenzen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Fridolin Röder
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 527466263

Lithium-Ionen-Batterien sind eine Schlüsseltechnologie für die Energiewende und insbesondere für die Elektrifizierung des Mobilitätssektors. Eine zentrale Herausforderung beim Betrieb von Batterien ist eine präzise Lebenszeitprognose, welche aktuell mit großen Unsicherheiten verbunden ist. Die Ursache ist ein komplexes Alterungsverhalten, welches nicht nur von den Betriebsbedingungen, sondern auch von deren zeitlicher Abfolge (Sequenz) abhängt. Dieses Phänomen wird häufig als Pfadabhängigkeit bezeichnet und kann durch die Interaktion von verschiedenen Degradationsprozessen in der Batteriezelle verursacht werden. Ziel dieses Projektes ist es Interaktionen von Degradationsprozessen und deren Auswirkung auf die Pfadabhängigkeit der Batteriealterung zu verstehen. Das Projekt fokussiert sich auf die Interaktion zwischen der Abscheidung von metallischem Lithium und dem Wachstum der „Solid-Electrolyte Interface“, welche eine herausragende Rolle bei der Alterung von Lithium-Ionen-Batterien spielen. Hierfür werden Alterungsdaten mit variierenden Sequenzen erzeugt. Es wird erwartet, dass das komplexe Alterungsverhalten bei Variation der Sequenzen, im Gegensatz zu klassischen Parametervariationen, deutlich hervortritt. Die Daten sollen mit Hilfe mechanistischer Degradationsmodelle analysiert werden. Dabei sollen verschiedene plausible Varianten für die Interkation zwischen diesen Mechanismen modelliert und deren Vorhersagefähigkeit bewertet werden. Dieses Vorgehen erlaubt eine Identifikation und Interpretation der Interaktion. Das Projekt soll aufzeigen, ob diese Interaktion eine Ursache für Pfadabhängigkeit ist und wie die Wirkzusammenhänge sind. Durch das Projekt soll außerdem ein grundlegendes Verständnis solcher Interaktionsdynamiken und ihrer Bedeutung für die Lebenszeitprognose erlangt werden. Auf dieser Grundlage können aktuell verwendete Betriebsstrategien und Prognosemodelle systematisch verbessert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen