BLITZ - Beschleunigtes Laden durch Innovative Verfahren und Techniken auf Basis aktueller Zelltechnologie

Abstract

Der Schlussbericht des Projekts BLITZ fasst die wichtigsten Erkenntnisse des Konsortiums zur Entwicklung innovativer Ladeverfahren für Lithium-Ionen-Batterien zusammen. Ziel war es, die Ladezeiten deutlich zu verkürzen und gleichzeitig Lebensdauer und Netzdienlichkeit der Batterien zu verbessern. Konventionelle CC-CV-Ladeverfahren sind bewährt, aber weisen lange Ladezeiten auf und zeigen beim Schnellladen erhöhte Alterung. Puls- und frequenzbasierte Ansätze bieten das Potenzial zur Reduzierung der Ladezeiten und bei besserem Alterungsverhalten, wurden bislang aber wenig erforscht. Im Projekt wurden neuartige frequenzbasierte Ladeverfahren entwickelt und experimentell getestet. Industrie- und Forschungspartner arbeiteten gemeinsam an neuen Ladeprofilen, untersuchten verschiedene Zelltypen und führten Alterungs- sowie Erwärmungstests durch. Ein digitaler Zwilling unterstützte die Simulation und Optimierung der Verfahren, deren Ergebnisse durch Messreihen und Simulationen abgesichert wurden. Untersucht wurde auch der Selbstheizeffekt der Zellen durch Pulsen, was einen Verzicht auf Heizelemente im Speicher ermöglicht. Die neuen Methoden verkürzen die Ladezeiten erheblich. Die Zellalterung ist zwar noch etwas erhöht, der Einfluss der Pulsparameter jedoch gering. Die Projektergebnisse liefern eine solide Basis für die Weiterentwicklung effizienter Schnellladeverfahren und stärken die Innovationskraft der Partner. Für die industrielle Umsetzung besteht weiteres Optimierungspotenzial, vor allem zur Minimierung von Alterungseffekten und zur Anpassung an unterschiedliche Zellchemien und Systemgrößen. The final report of the BLITZ project summarises the consortium’s key findings on the development of innovative charging methods for lithium-ion batteries. The aim was to significantly reduce charging times while simultaneously improving battery lifespan and grid compatibility. Conventional CC-CV charging methods are well established, but they involve long charging times and show increased ageing during fast charging. Pulse and frequency-based approaches offer the potential to reduce charging times and improve ageing behaviour; however, they have so far been little researched. Within the project, novel frequency-based charging methods were developed and tested experimentally. Industrial and research partners worked together on new charging profiles, investigated various cell types, and conducted both ageing and heating tests. A digital twin supported the simulation and optimisation of the methods, with results validated through measurement series and simulations. The self-heating effect of the cells through pulsing was also examined, which could eliminate the need for heating elements within the storage system. The new methods significantly shorten charging times. While cell ageing is still somewhat increased, the influence of pulse parameters remains minor. The project results provide a solid foundation for the further development of efficient rapid-charging methods and strengthen the innovative capacity of the partners. There is still further optimisation potential for industrial implementation, particularly in minimising ageing effects and adapting to different cell chemistries and system sizes.