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Interkalationsbatterien wie Lithium- und Natrium-Ionen-Batterien haben sich aufgrund zahlreicher Vorteile als Speichertechnologie für die E-Mobilität etabliert und sind ebenfalls von entscheidender Bedeutung für stationäre Energiespeicher oder Power-Tools. Die Energie- und Leistungsdichte, die Ladezeiten und die Lebensdauer sind für den Anwender zentrale und entscheidende Aspekte für die Alltagstauglichkeit. Die Per­formance der Batteriesysteme wird hierbei signifikant durch die Temperatur beein­flusst. Temperaturen außerhalb des optimalen Betriebs­fensters führen zu Leistungs­einbußen und beschleunigen Degradations­prozesse im Zell­inneren. Die Folge können eine geringere Lebensdauer des Gesamtsystems oder sogar sicherheitskritische Zustände sein.

Für einen optimalen Betrieb im Zellverbund kommen daher Thermo­manage­ment­systeme zum Einsatz wie beispielsweise in Elektrofahrzeugen und stationären Speichern. Insbesondere für kritische Betriebsszenarien wie die Schnellladung ist eine leistungs­starke Temperierung notwendig. Diese geht aber unvermeidlich mit inhomogenen Temperatur­verteilungen einher, sowohl über den Zellverbund bzw. das Pack hinweg als auch innerhalb der einzelnen Batteriezellen. Diese beeinflussen wiederum das lokale elektrische Zellverhalten und können sich dadurch auch potenziell negativ auf die Performance und Alterung der Batteriesysteme auswirken. Infolgedessen entsteht ein komplexes Wechselspiel zwischen dem elektrischen und thermischen Verhalten der Batteriezellen, dem Zell­verbund­system und der äußeren Temperier Applikation. Neben diesen Aspekten müssen die Aspekte Kosteneffizienz, geringer Bauraum und geringes Gewicht beachtet werden, letztere insbesondere in der Elektromobilität.

Die Erfüllung aller dieser Anforderungen stellt eine veritable Herausforderung dar, bietet damit aber auch entscheidende Differenzierungsmöglichkeiten im Wettbewerb. Ein fundiertes Verständnis des Batterieverhaltens und seiner Wechselwirkung mit unterschiedlichen Temperierungs­applikationen ermöglicht optimale Lösungen für das thermische Zell- bzw. Packdesign mit Blick auf Performance, Lebensdauer, Kosten und Systemintegration.