Wenn es um die Verbesserung der Batterietechnologie geht, konzentrieren sich die meisten Unternehmen naturgemäß auf Batteriezellen. Das mag wie eine „Duh“-Sache erscheinen, aber wir müssen bedenken, dass Batteriezellen nur ein Teil eines komplexen Systems sind. Um Energie sicher zu speichern und wiederaufladbar zu machen, müssen Sie die einzelnen Batteriezellen miteinander verkabeln, eine Möglichkeit zur Kühlung entwickeln und den Energiefluss in und aus den Zellen steuern, um zu verhindern, dass sie beschädigt werden oder sogar Feuer fangen.
Unternehmen wie Toyota erzählen der Presse gerne, wie sie bessere Batteriezellen bauen wollen, die viel mehr Missbrauch standhalten, eine viel größere Reichweite bieten und viel länger halten, aber dabei geht es immer noch nur um die Herstellung besserer Zellen. Und wenn man sich all die Nachrichten und Kommentare zu Batteriezellen anhört, könnte man meinen, dass andere Probleme wie Kühlung und Batteriemanagement im Grunde alle gelöst sind, oder?
In einem aktuellen Interview mit Daniel Konopka, Chief Science Officer und Mitbegründer von Iontra, habe ich erfahren, dass es beim Batteriemanagement noch viel zu tun gibt. Iontra mit Sitz in Denver ist ein Unternehmen, das sich darauf konzentriert, sowohl eine bessere Leistung als auch eine längere Lebensdauer von Batteriezellen zu erzielen durch intelligentes Batteriemanagement, ohne dass Änderungen am Design von Batteriezellen und -paketen erforderlich sind.
„Wir können tatsächlich alle Arten von Verschlechterungen erkennen“, sagte Konopka. „Aber Dendriten sind eine der Hauptversagensarten.“
Kurz gesagt, ich habe gelernt, dass Dendriten (kleine stachelige Kristalle, die in Lithiumbatterien wachsen) für viele verschiedene Arten von Batterieproblemen verantwortlich sind. Im schlimmsten Fall kann ein Dendrit, der lange genug wächst, den Batterieseparator durchdringen, eine Batteriezelle kurzschließen und sie in Brand setzen. Aber wenn sie sich in einem frühen Stadium befinden, können sie alle möglichen anderen Probleme verursachen, wie etwa einen Verlust an Reichweite und Leistung.
Eine der Hauptursachen für das Dendritenwachstum ist die ungleichmäßige Energieverteilung innerhalb der Batterie. Wenn einige Bereiche innerhalb einer Zelle mehr Strom verbrauchen und sich sogar viel schneller erwärmen als andere, ist es wie eine Pfanne auf einem Herd, die auf der Flamme steht und nichts kocht. Da der Teil der Pfanne, der der Flamme am nächsten liegt, heißer wird als andere Bereiche, kann sich die Pfanne verziehen und verbiegen und wird zum Kochen deutlich weniger nützlich. Aber wenn es eine Möglichkeit gäbe, alle Teile der Pfanne gleichmäßig zu erhitzen und abzukühlen, könnte man die Pfanne theoretisch insgesamt viel heißer machen, ohne sie zu beschädigen.
Nach umfangreicher Recherche hat Iontra eine ziemlich einfache Möglichkeit gefunden, auf ungleichmäßige Leistung und Erwärmung in Batteriezellen zu achten: verräterische Spannungs- und Stromänderungen, die normalerweise nicht auftreten. Konopka konnte mir keine Einzelheiten nennen, da die Offenlegung dieser Informationen im Grunde eine kostenlose Preisgabe der mühsam erkämpften Forschungsergebnisse des Unternehmens bedeuten würde. Aber Iontra weiß, wie man ein Batteriemanagementsystem dazu bringt, seine Funktionsweise ein wenig zu ändern, um die ungleichmäßige Nutzung zu stoppen, die zum Wachstum von Dendriten führt.
Aber die meisten Unternehmen, die heute Batterien verwenden, darunter Automobilhersteller, Hersteller von Elektrowerkzeugen und Hersteller von Mikromobilität, machen die Dinge immer noch auf die alte Art und Weise. Das Batteriemanagement ist besser als früher, aber der Übergang vom Konstantstrom- zum Stufenstromladen erfordert immer noch einen „One-Size-Fits-All“-Ansatz anstelle des rückkopplungsbasierten Ansatzes von Iontra. Durch die Anpassung der Ladespannung und des Ladestroms an die aktuelle Leistung der Batteriezellen ist es möglich, mit weniger viel mehr zu erreichen.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie ein maßgeschneiderter, auf Feedback basierender Ansatz für das Batteriemanagement hilfreich sein kann. Erstens ist es möglich, am oberen und unteren Rand des Ladezustands der Batterie kleinere Puffer zu haben, was eine größere Reichweite oder Laufzeit ermöglicht, ohne die Zellen zu beschädigen. Auch eine bessere Leistung (mehr Leistung) ist möglich, da das Batteriemanagement zum richtigen Zeitpunkt drosseln kann, um Schäden zu verhindern, anstatt sehr konservativ vorgehen zu müssen, um Schäden zu verhindern.
Noch wichtiger ist, dass Maßnahmen zur Verbesserung der Reichweite und Leistung nicht mit einer Verschlechterung einhergehen müssen. Es ist möglich, die Herangehensweise an die Batterienutzung anzupassen, um ein Gleichgewicht zwischen erhöhter Leistung und längerer Lebensdauer zu erreichen, oder das eine oder das andere zu priorisieren, um den Bedürfnissen des Endbenutzers am besten gerecht zu werden.
„Wir haben eine drei- bis fünffache Verbesserung der Batterielebensdauer oder -lebensdauer oder eine 200-prozentige Verbesserung bei beiden gleichzeitig festgestellt, je nachdem, was der Kunde braucht.“ sagte Konopka. Er wies auch darauf hin, dass es zu einem Aufladen mit Iontra kommen kann ohne Batterievorwärmung, sodass die Batterien auch dann noch einsatzbereit sind, wenn sie bis zu 20 Grad unter Null (Celsius) durchnässt sind. Bedenken Sie, dass der Wert von -20 °C genau dem entspricht, was sie getestet haben, und dass sie wahrscheinlich noch weit darunter liegen können!
Das Coolste an Iontras Ansatz beim Batterieladen ist, dass das Unternehmen potenzielle Kunden nicht von vornherein zu einem kostspieligen Vertrauensvorschuss auffordert. Anstatt sich für die vollständigen Dienstleistungen des Unternehmens anzumelden und zu hoffen, dass es klappt, verfolgt Iontra einen Ansatz, der den Wert der Technologie von Iontra unter Beweis stellt, und zwar mit einem, wie sie sagen, relativ „kostengünstigen, kein Bedauern“-Ansatz. Unternehmen können ihre Batteriezellen einsenden, Iontra einige Tests mit den Zellen durchführen lassen und dann einen soliden Beweis dafür erbringen, dass sie eine bessere Leistung liefern können, sei es hinsichtlich der Lebensdauer/verkürzter Ladezeit oder beidem.
„Normalerweise stellen wir fest, dass wir die Ziele des Kunden weit übertreffen können.“ sagte Konopka.
Wenn Sie wissen möchten, was Iontra für Ihr Unternehmen tun kann, tun Sie es am besten Kontaktieren Sie uns und vereinbaren Sie einen Batteriezellentest. Wenn sie die Ziele Ihres Unternehmens beim Batteriezellenmanagement übertreffen können, wissen Sie im Voraus, ob es das Richtige für Sie ist!
Dieser Artikel wird von Iontra gesponsert.