Preliminary seminars on April 27, 2021

Eight exciting seminars on the day before the scientific conference on “Advanced Battery Power” give additional attraction to the symposium. The seminars provide an overview of the most recent scientific developments and simulation techniques as well as a detailed introduction to battery know how. Not all seminars are available in English language

Preliminary seminars on April 27, 2021

Eight exciting seminars on the day before the scientific conference on “Advanced Battery Power” give additional attraction to the symposium. The seminars provide an overview of the most recent scientific developments and simulation techniques as well as a detailed introduction to battery know how. Not all seminars are available in English language.

Aging and post-mortem analysis of lithium-ion cells
10 am to 6 pm
Language: English

In the first part, general aspects of Li-ion technology will be discussed, followed by the methodology of post-mortem analyses on cells based on current literature and examples from everyday laboratory work. Special attention will be paid to which aging mechanism can be detected with which method. In the second part known aging mechanisms and influences on them will be discussed. Finally, possibilities are shown how the life-time of lithium-ion cells can be extended. The seminar content is based on the speaker’s own experience and current literature.

About the topic

Expensive batteries in vehicles and stationary applications should function as long as possible, i.e. their degradation should be as slow as possible. The life-time of lithium-ion cells is limited by aging mechanisms at the material and electrode level. These can be clarified by cell openings and subsequent material characterization (so-called post-mortem analyses).

Chair

Dr. rer. nat. Thomas Waldmann, Teamleader Post-Mortem-Analysis and und aging mechanism

Program

  • Definition of general terms
  • Typical battery materials in commercial cells
  • Aging effects at cell level
  • Typical cell designs (cylindrical (18650, 21700), pouch, prismatic)
  • Post-mortem methodology (environmental conditions, load condition/safety, cell opening, sample handling)
  • Analysis methods (e.g. REM, EDX, ICP, XRD, GD-OES, CT, …)
  • Examples of cell openings
  • Ageing mechanisms at material and electrode level (SEI growth, Li-Plating, local Li deposition, gas evolution, particle fractures, material dissolution, …)
  • Inhomogeneous ageing effects, heating behavior of cells, temperature gradients
  • Fast charging capacity of cells and correlation with aging
  • Relationship between safety and aging (dendrite formation, exothermic reactions, chemical intercalation of Li in graphite)
  • Deep discharge
  • Electrical parameters influencing aging/li>
  • Ways to improve battery life

Objective

The online seminar provides an overview of the state of the art in aging of lithium-ion cells. Possibilities to improve battery life based on operating windows will be explained, insights into post-mortem analysis will be given.

Circle of participants

  • Experts and managers from industry (R&D, quality assurance)
  • Scientists and young researchers (PhD students, post-docs, students)
Registration

Batterien Basiswissen
27. April 2021, 9-17 Uhr
Deutschsprachig

Grundlagen, Funktionsweise und Anwendungen
Ohne hochleistungsfähige Batterien wäre unsere heutige mobile Kommunikation und Unterhaltung undenkbar. Der Einsatz von Batterien im Bereich Elektromobilität wächst derzeit am stärksten aber auch die stationäre Energiespeicherung mit Batterien wird in Zukunft immer wichtiger. Bei Pedelecs und transportablen Handwerks-, und Gartengeräten sind Batterien ebenfalls im Einsatz.

Das Seminar behandelt folgende Themen:

  • Grundlagen der Elektrochemie
  • generelle Prinzipien der verschiedenen Batteriechemien
  • verwendete Materialien wie Anoden- und Kathodenmaterialien, Elektrolyte, Separatoren
  • Technologie der Herstellung bis zur fertigen Zelle
  • Kriterien für die Bewertung von Materialien und Batteriechemien
  • wichtigste Anwendungen
  • Aussichten und Zukunftschancen von momentan in der Forschung untersuchten Batteriesystemen

Referent
Dr. Kai-Christian Möller, Stellv. Sprecher Fraunhofer-Allianz Batterien, Corporate Business Development – Energiespeichersysteme, München

Programm

09:00 Uhr | Begrüßung und Teilnehmervorstellung
09:15 Uhr | Grundlagen der Elektrochemie
09:45 Uhr | Elektrochemische Charakterisierungsmethoden
10:30 Uhr | Anodenmaterialien
11:10 Uhr | Pause
11:40 Uhr | Kathodenmaterialien, Elektrolyte, Separatoren
12:40 Uhr | Mittagspause
13:40 Uhr | Kriterien für die Bewertung von Materialien und Batteriechemien
14:30 Uhr | Technologie der Herstellung bis zur fertigen Zelle
15:20 Uhr | Pause
15:50 Uhr | Wichtigste Anwendungen verschiedener Batteriesysteme
16:50 Uhr | Aussichten und Zukunftschancen neuer Batteriesysteme
17:00 Uhr | Ende der Veranstaltung

Zielsetzung
Ziel des Seminars ist es, den Teilnehmern einen Überblick zu verschaffen über die wichtigsten jetzt gebräuchlichen und zukünftigen Batteriesysteme, ihre Funktionsart und ihre Anwendungen.

Registration

Next Generation Batteries: Opportunities and Challenges
April 27, 2021, 1 pm to 5 pm
Language: English

The great potential with regard to increasing energy density and other performance characteristics, but also the limits of the respective battery types, will be discussed using current literature and based on the experience of the speakers in this subject area.

Overview of potential and current development trends of solid state, lithium sulfur and sodium batteries

Function and challenges of the most promising technologies

  • Solid State Lithium Batteries
  • Lithium Sulfur Batteries
  • Sodium Batteries

Conclusions with a critical comparison to Li-ion technology and assessments of the respective technological readiness level and related challenges and opportunities

Objective

Participants will gain basic knowledge about the functionality and development trends of new battery systems.

Circle of participants

Interested parties and experts from science and industry, experts from R&D related fields, users of battery systems, material and component developers, cell manufacturers

Registration

Digitale Zwillinge in der Batteriezellenproduktion
27. April 2021, 09:00-17:00 Uhr
deutschsprachig

Das Seminar behandelt den Einsatz von Digitalen Zwillingen über den Produktlebenszyklus einer Batteriezelle bzw. eines Batteriesystems. Die Inhalte umfassen heutige Potentiale, aktuelle Lösungen und zukünftige Herausforderungen. Der erste Teil fokussiert die Entwicklung von Batteriezellen und Batteriesystemen. Neben den Grundlagen der Zellmodellierung werden Simulationsmethoden für den Einsatz bei der Gestaltung (chemisch, elektrisch, thermisch) und Optimierung von Batteriesysteme präsentiert. Außerdem werden Vorgehen beschrieben um die Modellvalidität und -güte zu verbessern.

Der zweite Teil betrachtet die Herstellung von Batteriezellen und -systemen und präsentiert Lösungen für dem Einsatz Digitaler Zwillinge beim Aufbau flexibler Fertigungsumgebungen. Im Rahmen des Seminars wird der Digitale Zwilling als Werkzeug eingeführt um Planungszeiten und Produktionsanlauf zu verkürzen sowie den Fertigungsbetrieb kontinuierlich zu optimieren. Der dritte Teil berücksichtigt die Nutzungsphase von Batteriesystemen in unterschiedlichen Anwendungsfeldern und -szenarien. Präsentiert werden Lösungen zum Umgang mit Telematikdaten und deren cloudbasierte Datenanalyse sowie Big Data getriebene Ansätze zur Vorhersage von Batterielebensdauern inklusive optimierter Reparatur und Batteriewechselstrategien.

Zum Thema

Digitale Zwillinge bietet ein ideales Hilfswerkzeug bei der Realisierung moderner Batteriezellentechnologien und -systeme. Sie unterstützen alle Schritte der Produktentwicklung und Fertigung vom konzeptionellen Design bis hin zur flexiblen Massenproduktion. Neben den Potentialen werden Lösungsstrategien beim Aufbau Digitaler Zwillinge aufgezeigt. Hierzu zählen unter anderem die Modellkonsistenz und -kopplung sowie die Performance bei der Analyse der entwickelten Digitalen Zwillinge.

USP

  • Digitaler Zwilling
  • Modellierung und Simulation
  • Digitalisierung der Produktion

Referenten

Prof. Dr.-Ing. Peter Birke, Gruppenleiter Elektrische Energiespeichersysteme, Institut für Photovoltaik ipv, Universität Stuttgart Dipl.-Ing. Max Weeber, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA)

Programm

09:00 | Begrüßung
09:10 | Grundlagen der Modellierung und Simulation
10:30 | Pause
10:45 | Digitale Zwillinge in der Produktentwicklung von Batteriezellen und -systemen
12:15 | Mittagspause
13:00 | Digitale Zwillinge in der Herstellung von Batteriezellen und -systemen
14:30 | Pause
14:45 | Digitale Zwillinge in der Nutzung von Batteriezellen und -systemen
15:15 | Zusammenfassung und Ausblick

Zielsetzung

Aufbauend auf den Grundlagen der industriellen Digitalisierung lernen die Teilnehmer das Spektrum der Anwendungsfelder für Digitaler Zwillinge im Kontext einer lebenszyklusorientierten Entwicklung, Herstellung und Nutzung von Batteriezellen und -systemen kennen. Das Seminar bietet Produktentwicklern, Herstellern und Nutzern die Grundlage um den Mehrwert beim Einsatz Digitaler Zwillinge zu bewerten und deren Umsetzung individuell zu planen.

Teilnehmerkreis

Produktentwickler, Fertigungsplaner, Qualitätsingenieure, Fertigungsleiter, Applikationsingenieure, Maschinen- und Anlagenbauer

Registration

Sichere Lithium-Ionen Batterien im Automobil
27. April 2021, 09:00-17:00 Uhr
deutschsprachig

Schutz gegen Stromschlag, thermische Überhitzung (Brand), toxische Gase, chemische Reaktionen

Ohne Lithium-Ionen-Batterien wäre ein Erfolg der Elektromobilität nicht denkbar. Sie haben im weltweiten Batteriemarkt seit Jahren die höchsten Wachstumsraten, bringen aber Risiken mit sich. Nicht nur ist die Brand- und Explosionsgefahr von Lithium-Akkumulatoren zu beachten, sondern eine mögliche Exposition gegenüber Gefahrstoffen kann auch beim Umgang und Unfallereignissen eine Rolle spielen.

Das Seminar fasst die Grundlagen der Lithium-Technologie zusammen und erklärt die Abläufe und Mechanismen, die zu den Risiken und Gefahren führen. Vorfälle und Statistiken werden präsentiert, gesetzliche Anforderungen und sicherheitsrelevante Maßnahmen von der Vermeidung, über Schutzmaßnahmen und Löschkonzepte. Eine Einführung in die Produkthaftung wird gegeben. Das Seminar schließt mit dem sicheren Transport von Lithium Batterien ab.

Zum Thema

Die Lithium- und Lithium-Ionen-Technologie gewinnt eine immer größere Bedeutung. Es gibt aktuell keine wirklichen Alternativen für den Einsatz in Elektrofahrzeugen (BEV) und Hybridfahrzeugen (PHEV, HEV). Sämtliche Automobilhersteller sowie Nutzfahrzeughersteller beschäftigen sich mit dieser Technologie und entwickeln diese Energiespeicher. Die Lithium-Technologie bringt allerdings diverse Risiken mit sich; dazu zählen z. B. Stromschlagrisiken, Brand und Feuer, chemische Risiken incl. gefährlicher, toxischer Gase sowie thermische und mechanische Risiken. Das Seminar vermittelt die prinzipiellen Risiken und Gefahren sowie deren Mechanismus, um einen sicheren Umgang und eine sichere Nutzung zu gewährleisten.

Referent

Dipl.-Ing. Maschinenbau Lars Hollmotz, Strategic Support Dienstleistungs UG, Potsdam

Programm

  • Grundlagen Lithium-Technologie
  • Risiken und Gefahren von Lithium-Ionen Batterien incl. der Abläufe und Mechanismen bei Reaktionen
  • Klassifizierung und Bewertung
  • Vorfälle und Statistiken
  • gesetzliche und normative Anforderungen
  • sicherheitsrelevante Maßnahmen
  • Vermeiden, Detektieren, Folgen minimieren
  • Schutzmaßnahmen, Technologien und Löschkonzepte
  • Kurzeinführung Produkthaftung
  • funktionale Sicherheit und Transport von Lithium-Batterien

Zielsetzung

Das Seminar vermittelt Grundlagen zur Sicherheit von Lithium-Ionen Batterien. Es bietet den Aufbau von Know-how zu Risiken, gesetzlichen Randbedingungen und sicherheitsrelevanten Maßnahmen. Nutzen Sie die Möglichkeit zum Austausch und zur Diskussion neuester Erkenntnisse und Erfahrungen.

Teilnehmerkreis

Forschungs- und Entwicklungsingenieure, Techniker aus den Bereichen Versuch und Konstruktion, sonstige Beteiligte im Umgang mit Fahrzeugen mit alternativen Antrieben, wie Rettungskräfte, Feuerwehren, Hilfswerke und Servicekräfte

Registration

Thermal Runaway and Thermal Propagation of Lthium Ion Batteries
April 27, 2021, 9:30 am to 5 pm
Language: English

Thermal runaway and thermal propagation, i.e. the propagation of a thermal incident from cell to cell inside a battery, are part of the most significant safety challenges in the use of lithium ion batteries as it occurs e.g. in the growing segment of electromobility.

In the workshop, fundamentals of thermal runaway and thermal propagation in lithium ion batteries are discussed and test and simulation approaches will be presented. The situation of laws and standards for thermal propagation is shown and aspects of functional safety in context with thermal propagation are discussed (hazard and risk analysis according to ISO 26262:2019).

Furthermore, information about detection possibilities and the correct usage and handling of lithium-ion batteries are given.

Programme

  • fundamentals of thermal runaway and thermal propagation
  • experimental methods
  • simulation possibilities
  • hazard and risk analysis for thermal propagation according to ISO 26262
  • detection principles
  • prevention possibilities
  • norms, standards and laws for thermal runaway and thermal propagation

Aim

The participants get an up-date overview about the technical, legal and normative aspects of thermal runaway and thermal propagation of lithium ion batteries.

Participants

Engineers in R&D esp. from the automotive and battery industry, members of universities from the areas
of electrical engineering, mechanical engineering, chemistry, physics and computer sciences and related areas, patent attorneys

Registration

Thermomanagement von Lithium-Ionen Batterien
27. April 2021, 09:00-17:00 Uhr
deutschsprachig

Temperatureinfluss, Alterung, Auslegung, Lösungen

In Fahrzeugen mit elektrischen Antriebssträngen werden die Batteriesysteme ganz unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt, je nachdem ob es sich um einen vollelektrischen oder einen hybriden Antriebsstrang handelt. Hinzu kommen herausfordernde Lastfälle, wie Schnellladung, forcierte Fahrweise, Winterbetrieb oder heiße Umgebungsbedingungen. Um bei dem breiten Spektrum an Belastungssituationen dem Anwender immer ein zuverlässiges, leistungsfähiges und sicheres Batteriesystem bieten zu können, ist ein umfassendes Verständnis des Temperatureinflusses auf das Batterieverhalten essentiell. Zudem sind die Kenntnis von überzeugenden Lösungen für ein effektives und effizientes Thermomanagement im Fahrzeug von größter Bedeutung. Nur so lässt sich für die jeweilige Anwendung ein optimales Batteriesystem entwickeln. Das Thermomanagement hängt direkt von den spezifischen Eigenschaften der Zellen ab. Daher werden Trends in der Zelltechnologie und innovative Kühlkonzepte vorgestellt.

Folgende Themen werden behandelt:

  • Lithium-Ionen Batterien und der Einfluss der Temperatur auf die Leistungsfähigkeit
  • Einfluss der Temperatur auf die Stromverteilung in Batteriemodulen
  • Einflüsse der Temperatur auf die Alterung von Lithium-Ionen Batterien
  • Batteriekühlung in Batteriesystemen für einen elektrischen Antriebsstrang
  • Thermische Herausforderungen für E-Fahrzeuge und Plug-in Fahrzeuge
  • Lösungen für das thermische Management von Lithium-Ionen Batterien in Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb
  • Entwicklungstrends in der Batterietechnik aus Sicht des Thermomanagements: neue Batterietechnologien und Innovationen bei Kühlkonzepten
  • Schnellladen und Kühlen

Referenten

Dipl.-Ing. Alfred R. Jeckel, Integration Hochvolt Batterie, Daimler AG, Sindelfingen Dr.-Ing. Peter Keil, Lehrstuhl für Elektrische Energiespeichertechnik, Technische Universität München

Programm

09:00 | Begrüßung
09:15 | Grundlagen Lithium-Ionen Batterien
09:45 | Temperatureinfluss auf die Leistungsfähigkeit
10:30 | Pause
11:00 | Temperatureinfluss auf die Stromverteilung in Batteriemodulen
11:30 | Alterung von Lithium-Ionen Batterien
12:30 |  Mittagspause
13:30 | Thermische Batterieauslegung für einen elektrischen Antriebsstrang
14:00 | Lösungen für das thermische Management von Li-Ionen Batterien in Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb
15:00 | Pause
15:30 | Besondere Herausforderungen für Antriebsbatterien 16:10 | Ausblick Entwicklungstrends in der Batterietechnik
16:30 | Zusammenfassung

Zielsetzung

Die Teilnehmer erhalten einen umfassenden Einblick in die Grundlagen und Auswirkungen der Temperatur auf das Betriebsverhalten von Lithium-Ionen-Batterien. Sie lernen Ziele und Lösungen eines effektiven Thermomanagements von Antriebsbatterien kennen, um Leistungs- und Reichweitendefizite, vorzeitige Alterung und sicherheitskritische Zustände zuverlässig zu vermeiden.

Teilnehmerkreis

Das Seminar richtet sich an Entwickler von Fahrzeugen und deren elektrischen Antriebssträngen und Batteriesystemen. Es richtet sich insbesondere an jene, die mit der thermischen Auslegung, Konstruktion und Absicherung von Lithium-Ionen Batteriesystemen betraut sind. Außerdem erhalten Mitarbeiter, die sich mit der Haltbarkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit von Lithium-Ionen Batterien befassen, weitreichende Informationen und Grundlagen.

Registration

Batterien richtig prüfen und testen
27. April 2021, 09:00-17:00 Uhr
deutschsprachig

Elektrochemische Energiespeicher (Lithium Ionen Batterien) gewinnen nicht zuletzt aufgrund der Elektromobilität immer mehr an Bedeutung. Doch vor der Produkteinführung steht in der Regel ein langer Prozess, um die optimalen Produkte auszuwählen und anschließend auch zu qualifizieren. Hierzu müssen die Zellen bzw. Batterien ausführlich getestet werden. Typischerweise werden zunächst verschiedenen Produkte einem Benchmarktest unterzogen, der genau auf die spätere Anwendung zugeschnitten ist. Spätestens mit der Auswahl des Produktes beginnt die detaillierte Charakterisierung, um zum Beispiel Lebensdauer und ggf. auch Modelle parametrieren zu können.

Das Prüfen von Zellen und Batterien für Fahrzeuge ist somit von zentraler und entscheidender Bedeutung für die Qualität des Gesamtproduktes (Elektrofahrzeug). Doch auch das Prüfen von elektrochemischen Energiespeichern ist sehr komplex.

Zielsetzung

Der Teilnehmerin bzw. dem Teilnehmer werden zunächst die Grundlagen zu elektrochemischen Energiespeichern, die für das Aufsetzen und die Analyse von Prüfungen benötigt werden, vermittelt. Danach werden die Anforderungen an das Prüfequipment, die Planung von Prüfungen, Normen sowie Durchführung und Interpretation von Prüfungen und deren Ergebnissen besprochen.

Das Seminar versetzt die Teilnehmerin bzw. den Teilnehmer in die Lage, grundsätzliche Betrachtungen zur Qualifizierung von Batterieprüfungen (Energiespeicher) für die jeweilige Anwendung vornehmen zu können.

Referent

Dr. Dominik Schulte, BatterieIngenieure GmbH

Teilnehmerkreis

Die Veranstaltung richtet sich an alle, die sich mit dem Thema Zellen und Batterien in der Anwendung sowie Zellauswahl und Zellcharakterisierung beschäftigen. Hierbei wird sich nicht auf einzelne Anwendungsfälle oder Technologien beschränkt.

Registration