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hofer technology hat in verschiedenen Kundenprojekten untersucht, wie Zellvorspannung, Breathing, Swelling und mechanische Verformung die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit unterschiedlicher Batteriezellen beeinflussen. Dabei geht es nicht allein darum, festzustellen, wie schnell eine Zelle altert. Entscheidend ist vielmehr die Frage, unter welchen mechanischen Bedingungen sie möglichst lange ihre Leistungsfähigkeit behält. Dafür hat das hofer technology-Team eigene Prüfmethoden und frei programmierbare Prüftechnik entwickelt. Während definierter Lade- und Lastprofile werden unter anderem Verformung, Temperatur, Spannung, Kapazität und Impedanz der Zellen erfasst. Auf diese Weise lässt sich frühzeitig erkennen, welche mechanische Einbindung für eine bestimmte Zelltechnologie sinnvoll ist. Die Erfahrungen zeigen auch: Einen für alle Batteriezellen gleichermaßen optimalen Druck gibt es nicht. Sowohl zu geringe als auch zu hohe Kräfte können die Alterung beschleunigen. Zellchemie, Zellformat, Ladezustand, Temperatur und Betriebsprofil müssen deshalb gemeinsam betrachtet werden. Die speziell entwickelte Testmethodik wird heute bereits für unterschiedliche Zelltechnologien eingesetzt – von NMC und LFP bis hin zu zukünftigen Solid-State-Zellen.

Ein intelligentes Batteriemodul

Die Erkenntnisse aus der Entwicklungsarbeit und dem erfolgreichen Einsatz der innovativen Testmethode in zahlreichen Projekten bilden die Grundlage für eine neue Modulgeneration von hofer technology. Eine smarte Druckregelung macht dabei den Unterschied: Das Batteriemodul kann gezielt auf die Anforderungen der Zelle reagieren und schafft damit neue Freiheitsgrade für Leistungsfähigkeit, Lebensdauer und künftige Zelltechnologien. Über ein frei definierbares Kraftkennfeld lässt sich der auf die Zellen wirkende Druck abhängig vom jeweiligen Betriebszustand gezielt gestalten. Damit wird aus einer bislang konstruktiv festgelegten Größe ein aktiv nutzbarer Parameter im Batteriesystem. Der hohe Entwicklungsstand ermöglicht es uns, unsere Kunden auf dem Weg zu einer zeitnahen Serienanwendung gezielt zu unterstützen.

Wie groß der Effekt im konkreten Fall ist, hängt jedoch immer von Zelltechnologie, Betriebsprofil und Ausgangskonstruktion ab. Eine längere Batterielebensdauer bringt nicht nur technische Vorteile. Wenn Batterien länger genutzt werden können, verbessert sich auch ihre Wirtschaftlichkeit. Austausch- und Recyclingzeitpunkte verschieben sich nach hinten, gleichzeitig können sich positive Effekte auf Restwert, Total Cost of Ownership und Ressourceneinsatz ergeben. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen dabei über klassische Elektrofahrzeuge hinaus. Auch bei Nutzfahrzeugen, stationären Batteriespeichern, Marine-Anwendungen sowie zukünftigen Aviation- und Aerospace-Systemen können hohe Zyklenzahlen und lange Nutzungszeiten entscheidend sein.

Insbesondere bei Energiespeichern mit Solid-State-Zellen kann eine längere Batterielebensdauer mit hohen Zyklenzahlen unmittelbaren Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit eines gesamten Systems haben. Zusätzlich müssen zukünftige Batteriesysteme in Kraftfahrzeugen auch in der Lage sein, Vehicle-to-Home (V2H) und Vehicle-to-Grid (V2G) Funktionen darstellen zu können. Speziell der Einsatz für V2G erfordert ein Mehrfaches an Zyklenzahlen. Für Batteriespeichern mit Solid-State-Zellen bedeutet dies eine besondere Herausforderung. Die smarte Druckregelung unterstützt eine langfristig stabile Zellperformance – auch über eine hohe Zahl an Lade- und Entladezyklen hinweg. Damit wird aus einem vermeintlichen Detail der Zellmechanik ein strategischer Hebel für die Batterie der Zukunft.

Die Betrachtung basiert auf aktuellen NMC- und Solid-State-Zellen.