ILAB - Intelligentes Batterietestlabor

Abstract

Ziel des Projekts war der Aufbau eines intelligenten Batterietestlabors, in dem Batterien systematisch auf Elektroden-, Zell- und Modulebene sowie über verschiedene physikalische Domänen hinweg charakterisiert werden können. Der zentrale Ansatz bestand darin, experimentelle Messungen, digitale Dokumentation, Messdatenbanken, automatisierte Datenschnittstellen, CAN-Bus-basierte Steuerung und computergestützte Modelle zu einer integrierten Forschungsinfrastruktur zusammenzuführen. Im Verlauf des Projekts wurden wesentliche Hardware- und Softwarekomponenten implementiert. Dazu gehören Fernsteuereinheiten, Impedanz-Multiplexer auf Elektroden- und Zellebene, ein CAN-Bus-System für Mess- und Regelungsaufgaben, Messaufbauten für elektrochemische, strukturelle, thermische und mechanische Untersuchungen, ein digitales Laborbuch, eine Zeitreihen-Messdatenbank sowie Schnittstellen für den automatisierten Datentransfer. Parallel dazu wurden modellbasierte und datengetriebene Analysemethoden in die Plattform integriert, insbesondere das P2D-Modell, thermische Modelle, Ersatzschaltbildmodelle, KMC-Modelle sowie Workflows zur automatisierten Parametrierung. Als wissenschaftlicher Demonstrationsfall wurde die Reduktion des experimentellen Aufwands bei der Bestimmung von Betriebsgrenzen und Ladeprotokollen ausgewählt. Zu diesem Zweck wurde das Boost-Charge-Protokoll auf unterschiedlichen Skalen und in mehreren Domänen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass ILAB physikalische Experimente und In-silico-Untersuchungen miteinander verknüpfen kann und dadurch ein tieferes Verständnis des Batterieladevorgangs sowie eine effizientere Versuchsplanung ermöglicht.