Alterungs- und Performance-Tests von Energiespeichern in Zell- und Modultestschränken

Energiespeicher im Belastungstest

Die Zell- und Modultestschränke von BINDER zur Durchführung von Alterungs- und Performance-Tests bieten höchste Sicherheit und maximalen Anwendungskomfort.

Stationäre Energiespeicher und Elektrofahrzeuge jeglicher Art - vom E-Bike bis zur Elektro-Schubkarre - sind gefragt wie nie zuvor. Die Hersteller von Komponenten zur Fertigung von Hochvoltbatterien erfreuen sich einer stetig steigenden Nachfrage und produzieren hierfür Zellen und Module, die später in die Batteriesysteme integriert werden. Die Zellen werden in einem Zellverbund zusammengeschaltet, daraus entsteht ein Modul, mehrere zusammengeschaltete Module ergeben ein Batteriepack. Die hohe Energie- und Leistungsdichte dieser Energiespeicher bedeuten ebenfalls Gefährdungspotenziale, wenn sie außerhalb ihrer Spezifikation betrieben werden. Gerade die thermische Ausbreitung einer Zelle zu ihren Nachbarzellen ist dabei sicherheitstechnisch ein sehr relevanter Aspekt. Sollte eine Zelle in den Thermal Runaway gehen, also in Brand geraten oder gar explodieren, müssen die Nachbarzellen thermisch ausreichend isoliert sein, sodass es zu keiner zu starken Überhitzung und somit einer Folgereaktion im Zellverbund kommen kann. Daher werden die Zellen und Module zur Ermittlung von Lebensdauer und Leistung extremen Härtetests unterzogen. In Zell- und Modultestschränken aus dem Hause BINDER wird die Temperaturbeständigkeit geprüft und Lebensdaueranalysen in verschiedenen Temperaturbereichen durchgeführt. Dazu ist eine besondere Sicherheitsausstattung zwingend erforderlich. BINDER bietet die Prüfschränke mit einem Standardsicherheitspaket für reine Alterungstests sowie einem umfangreicheren Sicherheitspaket zur Durchführung von Performance- und Alterungstests an.

Zur Prüfung der Lebensdauer (Standardsicherheitspaket A) werden die Zellen oder Module unbestromt wechselnden Temperaturen ausgesetzt, auf diese Weise wird eine zyklische und kalendarische Alterung simuliert. Das Gerät ist mit einem zweiten fest verbauten Temperaturwahlbegrenzer ausgestattet, welcher bei einer vom Werk voreingestellten Temperatur von 120° C den Prüfschrank stromlos stellt und diesen vor zur starker Erhitzung schützt. Der auf eine Temperatur von 120° C limitierte Regler unterstützt diese Sicherheitsmaßnahme.

Um die Leistung der Zellen und Module zu ermitteln (Sicherheitspaket P), werden umfangreiche Performance-Tests durchgeführt. Dazu werden die Zellen und Module bei ständig wechselnden Temperaturen und im Wechsel bestromt und unbestromt an die Grenzen ihrer Leistung und Belastbarkeit gebracht. Dieses Gerät verfügt ebenfalls über einen zweiten fest verbauten Temperaturwahlbegrenzer mit einer voreingestellten Temperatur von 120° C sowie einen auf 120° C begrenzten Regler. Seitlich an den Gerätewänden wurden zudem spezielle, mit Gummipfropfen versehene Durchführungen installiert, um eine sichere Kabeldurchführung zu gewährleisten.

Da es im schlimmsten Fall möglich sein kann, dass sich durch Reaktionen von Zellkomponenten Gas in der Prüfkammer entwickelt, können optional an der Türsicherung zwei Spanner an der Verschlussseite installiert werden. Bei Doppeltüren sind Spanner zwischen den Türen montiert. Um das Gas gegebenenfalls ableiten zu können, besteht die Möglichkeit, optional einen Inertgas-Anschluss mit Überdruckklappen in die Prüfschränke einzubauen. Diese sind beheizbar, um die Bildung von Kondensat und somit eine eventuelle Vereisung zu verhindern.