Alterungsbestimmung von Lithium-Ionen-Batterien

Einleitung / Abstract

Es wird die Güte und die technische bzw. wirtschaftliche Restlebensdauer, also das „Betriebsalter“ von Lithium-Ionen-Batterien ermittelt. Somit wird erstmals eine zuverlässige Aussage über die Leistungsfähigkeit einer Batterie im Betrieb geliefert.

Hintergrund

Bekannte Systeme bedienen sich Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustandes einer Batteriezelle mittels Impedanzspektroskopie.
Es wird dabei eine Auswertgröße ermittelt und durch Vergleich mit einem Referenzwert ein Alterungszustand analog zu einer rein zeitlichen Alterung durch Lagerung bestimmt.

Lösung

Im Gegensatz zu einer rein zeitlichen Alterung sieht die vorliegende Erfindung vor, Auf- und Entladevorgänge zyklisch zu wiederholen und die Zyklenzahl als „Betriebs-alter“ zu betrachten. Die Auswertung soll durch Nutzung des sog. Nyquist-Plots geschehen, wobei die Messwerte (die frequenzabhängige Impedanz) in Real- und Imaginärteil aufgeteilt werden. Es werden bestimmte Frequenzen für die Messung ausgewählt, zwischen den Messpunkten werden Verbindungslinien gezogen und anhand einer Flächenberechnung wird das Alter der Batterie „gemessen“. Diese Fläche wird mit zunehmendem Betriebsalter kleiner. Dieser Effekt ist unabhängig vom aktuellen Ladezustand. Bei defekten Batterien ergibt sich der Wert Null. Anhand der Altersabschätzung durch die erfindungsgemäße Methode kann eine Anzeige des „Betriebsalter“-Zustands erfolgen, etwa mittels Farbdarstellung „rot“ – „gelb“ –„grün“.

Vorteile