Vorseminare am 27. April 2021

Tage
Stunden
Minuten
Sekunden

Spannende Vorseminare machen die Batterietagung 2021 noch attraktiver. Sie ermöglichen eine intensive Einarbeitung in das Thema und schaffen einen Überblick über den aktuellen Stand der Batterieforschung und der Simulationstechniken.

Alterungsmechanismen Lithium-Ionen-Zellen

10:00-18:00 Uhr (englischsprachig)

Möglichkeiten zur Verbesserung der Batterielebensdauer

Im ersten Teil werden generelle Aspekte der Batteriealterung besprochen, gefolgt von der Methodik der Post-Mortem-Analysen basierend auf aktueller Literatur sowie Beispielen aus dem Laboralltag. Besonderes Augenmerk wird daraufgelegt, welcher Alterungsmechanismus mit welcher Methode detektiert werden kann.

Im zweiten Teil werden bekannte Alterungsmechanismen besprochen. Abschließend werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie sich die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Zellen gezielt verlängern lässt. Die gezeigten Seminarinhalte basieren auf eigener Erfahrung des Referenten sowie auf der aktuellen Literatur.

Zum Thema

Teure Batterien im Fahrzeug und auch in der stationären Anwendung sollen möglichst lange funktionieren, d. h. nur wenig an Kapazität einbüßen. Die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Zellen ist limitiert durch Alterungsmechanismen auf Materialebene. Diese können durch Zellöffnungen und anschließende Materialcharakterisierung (sog. Post-Mortem-Analysen) aufgeklärt werden.

Referent

Dr. rer. nat. Thomas Waldmann, Teamleiter Post-Mortem-Analysen und Alterungsmechanismen

Programm

  • Definition genereller Begriffe
  • Typische Batteriematerialien in kommerziellen Zellen
  • Alterungseffekte auf Zellebene
  • typische Zelldesigns (zylindrisch (18650, 21700), Pouch, prismatisch)
  • Post-Mortem Methodik (Umgebungsbedingungen, Ladezustand/Sicherheit, Zellöffnung, Probenbehandlung)
  • Analysemethoden (u. a. REM, EDX, ICP, XRD, GD-OES, CT, …)
  • Beispiele von Zellöffnungen
  • Alterungsmechanismen auf Material- und Elektrodenebene (SEI-Wachstum, Li-Plating, lokale Li-Abscheidung, Gasentwicklung, Partikelbrüche, Materialauflösung, …)
  • inhomogene Alterungseffekte, Aufheizverhalten von Zellen, Temperaturgradienten
  • Schnellladefähigkeit von Zellen und Zusammenhang mit Alterung
  • Zusammenhang zwischen Sicherheit und Alterung (Dendritenbildung, exotherme Reaktionen, chemische Interkalation von Li in Graphit)
  • Tiefentladung
  • elektrische Einflussparameter auf die Alterung
  • Möglichkeiten zur Verbesserung der Batterielebensdauer


Zielsetzung

Das Online-Seminar vermittelt einen Überblick zum Stand der Technik bei der Alterung von Lithium-Ionen-Zellen. Möglichkeiten zur Verbesserung der Batterielebensdauer basierend auf Betriebsfenstern werden erläutert, Einblicke in Post-Mortem Analysen gegeben.

Teilnehmerkreis

    • Interessenten, Fachleute und Führungskräfte aus der Industrie (F&E, Qualitätssicherung) sowie
    • Wissenschaftler und wissenschaftlicher Nachwuchs (Doktoranden, Post-Docs, Studenten)

 

Mehr erfahren …

Basiswissen Batterien für Automotive Anwendungen

09:00-17:00 Uhr

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 | Kaffeepause
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 | Kaffeepause
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.

Mehr erfahren …

Batterien der nächsten Generation

13:00-17:00 Uhr (englischsprachig)

Das große Potential hinsichtlich Steigerung von Energiedichte und anderer Leistungsmerkmale, aber auch die Grenzen der jeweiligen Batterietypen, werden anhand aktueller Literatur und basierend auf Erfahrung der Referenten in diesem Themenfeld aufgezeigt.

  • Übersicht zu Potential und aktuellen Entwicklungstrends von Festkörper-, Lithium-Schwefel- und Natrium-Batterien
  • Funktion und Herausforderungen der vielversprechendsten Technologien
    · Festkörper-Lithium-Batterien
    · Lithium-Schwefel-Batterien
    · Natrium-Batterien
  • Schlussfolgerungen mit einem kritischen Vergleich zur Li-Ionen-Technologie und Einschätzungen zum jeweiligen technologischen Reifegrad bzw. zu Herausforderungen und Chancen

Referenten

Dr. rer. nat. Holger Althues, Chemische Oberflächen- und Batterietechnik, Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, Dresden
Dr. rer. nat. Felix Hippauf
Dr. rer. nat. Susanne Dörfler

Zielsetzung

Den Teilnehmern wird Grundlagenwissen zur Funktionsweise und zu Entwicklungstrends von neuen Batteriesystemen vermittelt.

Teilnehmerkreis

Interessenten und Fachleute aus Wissenschaft und Industrie, Fachleute aus F&E verwandter Themengebiete, Anwender von Batteriesystemen, Material- und Komponentenentwickler, Zellhersteller

 

Mehr erfahren …

Digitale Zwillinge in der Batteriezellenproduktion

09:00-17:00 Uhr (englischsprachig)

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 | Kaffeepause
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 | Kaffeepause
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

 

 

Mehr erfahren …

Sichere Lithium-Ionen Batterien im Automobil

09:00-17:00 Uhr

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

 

Mehr erfahren …

Thermische Propagation bei Lithium-Ionen-Batterien

09:30-17:00 Uhr (englischsprachig)

Rechtliche Grundlagen, experimentelle Methoden, Simulation und Detektion

Thermal Runaway, das thermische Durchgehen einer Zell, und thermische Propagation, die Propagation eines thermischen Ereignisses von Zelle zu Zelle in einer Batterie, gehören zu den größten sicherheitstechnischen Herausforderungen beim Betrieb von Lithium-Ionen-Batterien, wie sie im wachsenden Segment der Elektromobilität mittlerweile verstärkt zum Einsatz kommen.

Im Seminar sollen Grundlagen von Thermal Runaway und thermischer Propagation in Lithium-Ionen-Batterien besprochen werden sowie Test- und Simulationsmöglichkeiten vorgestellt werden. Zudem wird die Normen- und Gesetzeslage bei thermischer Propagation beleuchtet und es wird auf Aspekte der funktionalen Sicherheit im Zusammenhang mit thermischer Propagation eingegangen (Gefahren- und Risikoanalyse nach ISO 26262:2019). Hinweise auf Detektionsmöglichkeiten sowie den richtigen Umgang mit Lithium-Ionen-Batterien runden das Seminar ab.

Referent

Dr. Alexander Börger
Nach der Promotion in Chemie trat Dr. Alexander Börger in die Volkswagen AG ein und beschäftigt sich dort seit über 10 Jahren mit Batterien unterschiedlicher Technologien, derzeit als Vorschriftenkoordinator für Elektro- und Hybridfahrzeugen. Daneben erfolgte die Wahrnehmung von Lehraufträgen an der TU Braunschweig. Dr. Börger ist Autor von ca. 40 wissenschaftlichen Publikationen und einer Reihe von Patenten.

Zum Thema

Der Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien, wie sie im stark wachsenden Segment der Elektromobilität mittlerweile verstärkt zum Einsatz kommen, gehört aktuell zu den größten sicherheitstechnischen Herausforderungen bei Elektrofahrzeugen aber auch in vielen anderen Bereichen der Industrie. Schäden, die durch das thermische Durchgehen einer Zelle (Thermal Runaway) und die Vermehrung eines thermischen Ereignisses von Zelle zu Zelle (thermische Propagation) in einer Batterie entstehen, gilt es zu vermeiden, um Traktionsbatterien sicherer zu machen.

Themen

  • Grundlagen von Thermal Runaway und thermischer Propagation
  • experimentelle Methoden
  • Simulationsmöglichkeiten
  • Gefahren- und Risikoanalyse für thermische Propagation nach ISO 26262
  • Detektionsprinzipien
  • Präventionsmöglichkeiten
  • Normen, Standards und Gesetze bezüglich Thermal Runaway und thermische Propagation


Zielsetzung

Die Teilnehmer bekommen den aktuellen technischen, rechtlichen und normativen Entwicklungsstand zum Thema „Thermal Runaway und thermische Propagation an Lithium-Ionen-Batterien“ vermittelt.

Teilnehmerkreis

Entwicklungsingenieure besonders aus der Automobil- und Batterieindustrie, Hochschulangehörige aus den Fachbereichen Elektrotechnik, Maschinenbau, Chemie, Physik und Informatik sowie angrenzender Fachbereiche, Patentanwälte

Mehr erfahren …

Thermomanagement von Lithium-Ionen Batterien

09:00-17:00 Uhr

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 | Kaffeepause
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 | Kaffeepause
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.

Mehr erfahren …

Batterien richtig prüfen und testen

09:00-17:00 Uhr

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.

 

 

Mehr erfahren …