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Batterie-Enzyklopädie

Alles, was Sie über Batterien wissen möchten, von A bis Z, zusammengestellt von den TWAICE-Experten.

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Anode, Kathode, Gesundheitszustand, Entladetiefe, Lebensdauerende - lesen Sie über die wichtigsten Batteriebegriffe und Definitionen.

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Batteriezelle

Batteriezellchemien

Batteriekomponenten

Modellierung von Batterien

Batterie-Terminologie

Elektrische Fahrzeuge

Energiespeicher

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Asset Manager

Energiespeicher

Ein Asset Manager ist für die Überwachung und Wartung von Batterieanlagen verantwortlich und stellt sicher, dass diese effizient und zuverlässig arbeiten. Diese Aufgabe umfasst die Überwachung der Leistung, die Planung der Wartung und die Verwaltung der Lebenszykluskosten.

AC (Wechselstrom)

Batterie-Terminologie

Ein elektrischer Strom, der periodisch die Richtung wechselt und in Stromversorgungssystemen und Geräten verwendet wird.

Alterungsmodell

Modellierung von Batterien

Ein Alterungsmodell verwendet mathematische Beschreibungen relevanter Prozesse, die die Verschlechterung von Lithium-Ionen-Batterien im Laufe der Zeit vorhersagen. Es erfasst die Auswirkungen verschiedener Faktoren, wie z. B. Temperatur, Ladezustand und Zyklusmuster , auf die Lebensdauer und Leistung der Batterie. Alterungsmodelle betrachten in der Regel den Kapazitätsabfall und den erhöhten Innenwiderstand als primäre Indikatoren für die Batteriealterung. Durch die Vorhersage des Gesundheitszustands (SoH) der Batterie und die Schätzung ihrer verbleibenden Nutzungsdauer helfen Alterungsmodelle bei der Optimierung von Batteriemanagementstrategien, der Planung von Wartung oder Austausch und der Verbesserung der Gesamtleistung und Zuverlässigkeit batteriebetriebener Systeme.

Alaska-Verbund

Energiespeicher

Der Alaska-Verbund bezieht sich auf das Stromnetz, das den Bundesstaat Alaska versorgt. Es handelt sich um ein relativ isoliertes Netz, das in erster Linie die Stromerzeugung und -verteilung innerhalb des Staates verbindet und Regionen wie Anchorage, Fairbanks und die umliegenden Gebiete abdeckt. Die Alaska Interconnection gewährleistet die Zuverlässigkeit und Stabilität der Stromversorgung in Alaska und erleichtert die Verwaltung der lokalen Stromressourcen und -verteilung.

Aluminium

Batteriezellchemien

Aluminium wird häufig als Stromkollektor in der Kathode verwendet. In einigen Kathodenmaterialien, wie Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (NCA), ist Aluminium auch Teil des aktiven Materials, wo es zur Verbesserung der Zykluslebensdauer und der thermischen Stabilität beiträgt.

Amperestunde

Batterie-Terminologie

Eine Einheit der elektrischen Ladung, die die Ladungsmenge angibt, die durch einen gleichmäßigen Strom von einem Ampere, der eine Stunde lang fließt, übertragen wird.

Anode

Batteriezelle

Elektrode, an der die Oxidation stattfindet - setzt bei der Entladung Elektronen frei. Besteht in der Regel aus Graphit und Bindematerial. Die Batteriewissenschaft und die Industrie haben sich darauf geeinigt, sie als "negative" Elektrode zu bezeichnen, obwohl sich der Oxidations- und Reduktionsprozess von der Entladung zur Ladung ändert.

Arbitrage

Energiespeicher

Im Energiesektor bedeutet Arbitrage, Energie zu kaufen, wenn die Preise niedrig sind, und sie zu verkaufen, wenn die Preise hoch sind. Für Batteriespeichersysteme kann dies bedeuten, dass sie Energie außerhalb der Spitzenlastzeiten speichern, wenn der Strom billiger ist, und sie dann während der Spitzenlastzeiten zu einem höheren Preis wieder an das Netz verkaufen. Diese Praxis kann dazu beitragen, Angebot und Nachfrage auszugleichen, die Netzpreise zu stabilisieren und den Betreibern von Energiespeichern eine Investitionsrendite zu verschaffen.

Auto-Trading

Energiespeicher

Im Zusammenhang mit Energie bezieht sich der Begriff Auto-Trading auf den Einsatz automatischer Systeme zum Kauf und Verkauf von Energie auf dem Markt. Diese Systeme können Algorithmen zur Analyse von Marktdaten, zur Vorhersage von Preistrends und zum Abschluss von Geschäften verwenden, um Gewinne zu maximieren oder andere Ziele zu erreichen, z. B. den Ausgleich der Netznachfrage.

Verfügbarkeit der Batterie-Energiespeichersystemen (BESS)

Energiespeicher

Die Verfügbarkeit von Batterien Energiespeichersystemen (BESS) bezieht sich auf die Bereitschaft und den Betriebszustand von Batteriespeicherlösungen zur bedarfsgerechten Bereitstellung von Energie. Eine hohe Verfügbarkeit stellt sicher, dass diese Systeme während der Spitzenverbrauchszeiten, bei Netzausfällen oder wenn erneuerbare Energiequellen nicht produzieren, zuverlässig Strom speichern und liefern können. Dazu gehört die Aufrechterhaltung einer optimalen Leistung durch regelmäßige Wartung, Echtzeitüberwachung und schnelle Problemlösung, um eine konsistente Energieversorgung zu gewährleisten und die Netzstabilität zu verbessern.

BMS (Batterie-Management-System)

Batteriekomponenten

Ein BMS ist ein elektronisches System, das die Leistung eines Batteriepacks überwacht und steuert. Es schützt die Batterie davor, außerhalb ihrer sicheren Spannungs-, Temperatur- und Stromgrenzen zu arbeiten, und sorgt so für optimale Leistung und Langlebigkeit. Ein BMS liefert auch wichtige Informationen über den Ladezustand, den Gesundheitszustand und andere Leistungsparameter der Batterie.

BMS-Konfiguration

Batterie-Terminologie

Die Konfiguration des Batteriemanagementsystems (BMS) umfasst die Einrichtung der Hard- und Software zur Überwachung und Steuerung der Leistung, Sicherheit und Langlebigkeit von Akkupacks. Eine ordnungsgemäße BMS-Konfiguration gewährleistet eine ausgewogene Ladung, schützt vor Überladung und Tiefentladung und sorgt für optimale Betriebsbedingungen für die Batteriezellen

Nebenreaktionen von Batteriezellen

Batterie-Terminologie

Unerwünschte chemische Reaktionen innerhalb einer Batteriezelle, die die Materialien zersetzen und die Gesamteffizienz und Lebensdauer verringern können.

Batterie-Kühlsystem

Batterie-Terminologie

Ein Mechanismus, der dazu dient, überschüssige Wärme von einem Akkupack abzuleiten, um eine Überhitzung zu verhindern und eine optimale Leistung zu gewährleisten.

Batterieausdauer

Batterie-Terminologie

Die Batterielausdauer bezieht sich auf die Zeitspanne, in der eine Batterie betrieben werden kann, bevor sie wieder aufgeladen oder ausgetauscht werden muss. Sie ist ein Maß dafür, wie lange ein Akku ein Gerät unter bestimmten Bedingungen betreiben kann, die in der Regel durch die Testparameter des Herstellers oder reale Nutzungsszenarien definiert sind. Die Lebensdauer eines Akkus wird durch Faktoren wie die Kapazität des Akkus (gemessen in Milliamperestunden oder mAh), den Stromverbrauch des Geräts und Umgebungsbedingungen wie die Temperatur beeinflusst.

Batterieintegration

Batterie-Terminologie

Das Verfahren zur Integration einer Batterie in ein System, das optimale Kompatibilität, Leistung und Sicherheit gewährleistet.

Batteriepass Konsortium

Batterie-Terminologie

Das Batteriepass Konsortium ist eine gemeinschaftliche Initiative, die sich aus Expertenvertretern aus verschiedenen für den Batteriepass relevanten Bereichen zusammensetzt. Das Ziel des Konsortiums ist es, die rechtlichen Anforderungen des Batteriepasses zu hinterfragen, zu klären und in einfache Richtlinien zu übersetzen, um umfassende und praktische Standards für Transparenz, Nachhaltigkeit und die Einhaltung von Vorschriften in der Batterielieferkette zu gewährleisten

Batterie-Pass

Batterie-Terminologie

Ein Batteriepass ist ein digitaler Datensatz mit detaillierten Informationen über die Materialien, die Produktion und den Lebenszyklus einer Batterie. Er fördert die Transparenz und Verantwortlichkeit in den Lieferketten und Recyclingprozessen von Batterien. In der EU müssen Batterien ab Februar 2027 einen vollständigen Batteriepass haben.

Akku-Entspannung

Batterie-Terminologie

Die Zeitspanne nach dem Laden oder Entladen , in der sich die internen Bedingungen einer Batterie stabilisieren und ihre Spannung in einen stabilen Zustand zurückkehrt.

Batteriesicherheit

Batterie-Terminologie

Die Batteriesicherheit umfasst die Protokolle und Technologien, die Unfälle verhindern und den sicheren Betrieb von Batterien gewährleisten sollen. Dazu gehören Maßnahmen zur Verhinderung von Überhitzung, Überladung und physischer Beschädigung, die Risiken wie Feuer oder Explosion verringern

Schätzung des Batteriezustands

Modellierung von Batterien

Der Prozess der Bestimmung wichtiger Batterieparameter (wie z. B. Ladezustand, Gesundheit) durch Algorithmen und Sensordaten.

Alterung/Abbau der Batterie

Batterie-Terminologie

Dies ist der Prozess, bei dem eine Batterie im Laufe der Zeit aufgrund chemischer und physikalischer Veränderungen in den Batteriezellen allmählich an Leistungsfähigkeit verliert. Zu den Faktoren, die zur Alterung beitragen, gehören die Anzahl der Zyklen, die Entladetiefe, die Temperatur und die Ladegeschwindigkeit. Die Alterung kann zu einer Verringerung der Energie- und Leistungskapazität sowie der Effizienz führen und den Innenwiderstand der Batterie erhöhen.

Batteriezelle

Kleinste einzelne elektrochemische Einheit, die eine bestimmte Energiemenge liefert, die von Größe, Chemie und Nutzung abhängt.

Batteriebrand

Batterie-Terminologie

Tritt auf, wenn eine Batterie überhitzt wird und einen thermal runaway verursacht, was zu einem sich selbst erhaltenden Brand führen kann. Häufige Ursachen sind externe Kurzschlüsse, interne Fehler, mechanischer Missbrauch, schlechtes Design oder Überladung.

Batteriezustand

Batterie-Terminologie

Ein Maß für den aktuellen Zustand einer Batterie im Vergleich zu ihrem Ausgangszustand. Er kann durch Faktoren wie Alter, Anzahl der Lade-/Entladezyklen, extreme Temperaturen und Überladung beeinflusst werden.

Lebenszyklus der Batterie

Batterie-Terminologie

Dieser Begriff bezieht sich auf die Phasen, die eine Batterie von ihrer Herstellung bis zu ihrer Entsorgung durchläuft. Er umfasst die Herstellung, den Transport, die Nutzung, die Wartung, die mögliche Wiederverwendung (z. B. für Second-Life-Anwendungen ) und das Recycling oder die Entsorgung am Ende der Nutzungsdauer.

Batterieherstellung

Batterie-Terminologie

Unter Batterieherstellung versteht man den Prozess der Batterieproduktion, von der Verarbeitung der Rohstoffe bis zur Endmontage. Innovationen in der Fertigungstechnik können die Leistung von Batterien verbessern und die Kosten senken.

Modellierung von Batterien

Die Batteriemodellierung umfasst die Erstellung mathematischer Darstellungen von Lithium-Ionen-Batterien unter Verwendung grundlegender Beschreibungen aus Physik, Chemie und Thermodynamik, um ihre Leistung, ihr Verhalten und ihre Verschlechterung vorherzusagen. Diese Modelle helfen Ingenieuren in vielerlei Hinsicht, unter anderem bei der verbesserten Gestaltung von Batteriemanagementsystemen, der Optimierung von Ladealgorithmen und der Verbesserung der Gesamtleistung von Batterien.

Batteriemodul

Batteriekomponenten

Module fassen 'n' Zellen zu einem größeren Paket zusammen, wobei n größer als 1 ist. In der Regel sind Module die kleinste Einheit eines Batteriesatzes, die bei der Wartung ausgetauscht werden kann.

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Batterieüberwachung

Batterie-Terminologie

Bei der Batterieüberwachung werden der Status und die Leistung einer Batterie kontinuierlich überprüft. Eine wirksame Überwachung hilft, potenzielle Probleme frühzeitig zu erkennen und gewährleistet einen optimalen Betrieb

Betriebsfenster der Batterie

Modellierung von Batterien

Das Betriebsfenster einer Batterie bezieht sich auf die sicheren und optimalen Bedingungen, unter denen eine Batterie effizient arbeiten kann, ohne Schäden oder Leistungseinbußen zu riskieren.

Diese Fenster werden durch Faktoren wie Spannungsbereich, Temperaturgrenzen und Ladezustand definiert. Das Einhalten dieses Bereichs gewährleistet die Langlebigkeit der Batterie und verhindert Probleme wie Überladung, Tiefentladung oder Überhitzung, die die Leistung oder Lebensdauer der Batterie beeinträchtigen könnten.

Akku-Pack

Batteriekomponenten

Die Batteriepakete bestehen aus einer Anzahl von n Modulen , wobei n größer als 1 ist.

Leistung der Batterie

Batterie-Terminologie

Dieser Begriff umfasst verschiedene Aspekte des Betriebs einer Batterie, vor allem ihre elektrische und thermische Leistung, einschließlich ihrer Kapazität (wie viel Ladung sie speichern kann), ihrer Energiedichte (wie viel Energie sie in einem bestimmten Volumen oder Gewicht speichern kann), ihrer Leistungsdichte (wie schnell sie Energie abgeben kann), ihrer Lade-/Entladeraten, ihres Wirkungsgrads und ihrer Lebensdauer.

Batterie-Recycling

Batterie-Terminologie

Der Prozess der Rückgewinnung und Wiederverwendung von Materialien aus Altbatterien. Recycling trägt dazu bei, die Anzahl der auf Deponien entsorgten Batterien zu verringern und Ressourcen zu schonen.

Batteriegröße

Batterie-Terminologie

Bezieht sich auf die elektrische Speicherkapazität, oft gemessen in Wattstunden (Wh) oder Amperestunden (Ah).

Batteriekette

Batteriekomponenten

Dies bezieht sich auf eine Konfiguration von mehreren Batteriezellen oder -modulen, die in Reihe, parallel oder in einer Kombination aus beidem miteinander verbunden sind, um einen Batteriesatz zu bilden. Der Zweck eines Batteriestrangs ist es, die gewünschte Spannung und Kapazität für eine bestimmte Anwendung zu erreichen. Bei Reihenschaltungen addiert sich die Spannung (V), während bei Parallelschaltungen die Kapazität (Ah) zunimmt.

Batterietausch

Energiespeicher

Beim Batterietausch werden entladene Batterien von Elektrofahrzeugen schnell gegen voll aufgeladene ausgetauscht. Es ist eine alternative Methode zum Aufladen von E-Fahrzeugen an "normalen" Ladestationen

Batterieschwellung

Batterie-Terminologie

Batterien schwellen an, wenn die Li-Ionen zwischen Kathode und Anode hin- und herwandern. Die Volumenausdehnung ist abhängig von der verwendeten Elektrodenchemie . Einige Elektrodenmaterialien wie Silizium dehnen sich bei der Aufnahme von Li-Ionen um mehr als 300 % aus. Darüber hinaus kann die Batterie anschwellen, wenn sich Gas im Inneren einer Lithium-Ionen-Batterie ansammelt und sie dadurch aufbläht. Dies ist besonders bei Pouch-Zellen zu beobachten. Die Gasbildung kann auf verschiedene Faktoren zurückzuführen sein, darunter Überladung, hohe Temperaturen und Herstellungsfehler. Aufgeblähte Batterien stellen ein Sicherheitsrisiko dar und sollten umgehend ausgetauscht werden.

Batteriesystem

Batteriekomponenten

Batteriesysteme kombinieren eine Anzahl von n" Akkus , wobei n größer oder gleich 1 ist.

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Batterietechnik

Batterie-Terminologie

Die Batterietechnologie umfasst die Entwicklung und Innovation von Batterien, einschließlich Materialien, Design und Herstellungsverfahren. Fortschritte in der Batterietechnologie führen zu Verbesserungen bei der Energiespeicherkapazität und -effizienz.

Beginning of Life (BoL)

Modellierung von Batterien

Der anfängliche Zustand einer Batterie oder eines Systems, der ihre Leistung und Kapazität angibt, bevor sie genutzt oder abgebaut wird.

Bootstrap-Resampling

Modellierung von Batterien

Hierbei handelt es sich um ein statistisches Verfahren zur Schätzung der Verteilung einer Statistik (z. B. des Mittelwerts oder der Standardabweichung) durch Zufallsstichproben mit Ersatz aus dem Datensatz. Bei dieser Methode werden zahlreiche Stichproben entnommen, jede Stichprobe wird analysiert, und die Ergebnisse werden zur Bildung einer Verteilung verwendet. Dieser Ansatz ist besonders nützlich, wenn der ursprüngliche Datensatz klein ist, da er die Schätzung der Verteilung einer Statistik ermöglicht, ohne dass eine große Anzahl von ursprünglichen Beobachtungen erforderlich ist. Bootstrap-Resampling wird häufig beim maschinellen Lernen und bei der Datenanalyse verwendet, um die Unsicherheit eines Modells zu bewerten oder die Modellgenauigkeit zu verbessern.

C-Rate

Batterie-Terminologie

Die C-Rate ist ein Maß für die Lade- oder Entladerate einer Batterie im Verhältnis zu ihrer Kapazität. Eine höhere C-Rate bedeutet eine schnellere Ladung oder Entladung. Batterien mit hoher C-Rate können mehr Leistung liefern, haben aber möglicherweise eine kürzere Lebensdauer und eine höhere Wärmeentwicklung.

CAISO

Energiespeicher

CAISO (California Independent System Operator) ist für die Verwaltung des Stromnetzes und des Stromgroßhandelsmarktes in Kalifornien zuständig. Sie spielt eine Schlüsselrolle bei der Integration von erneuerbaren Energien und Batteriespeichern in das Netz

Kalendarische Alterung

Batterie-Terminologie

Bezieht sich auf die Verschlechterung von Batterien(Kapazitätsabnahme und Widerstandserhöhung ) im Laufe der Zeit. Diese Art der Alterung tritt auch auf, wenn die Batterie nicht geladen oder entladen wird. Ein vorherrschender Faktor ist die Entwicklung der Passivierungsschichten.

Kapazität

Batterie-Terminologie

Die Kapazität einer Zelle ist, elektrochemisch gesehen, die Menge an Lithiumionen, die zwischen der oberen Grenzspannung und der unteren Grenzspannung zwischen Kathode und Anode ausgetauscht werden kann. Theoretische Werte weichen in der Regel von den praktisch erreichbaren ab, da nur ein Teil des in den Elektroden gespeicherten Lithiums für die elektrochemischen Reaktionen zur Verfügung steht. In der Praxis wird die Kapazität durch die Integration des Stroms über die Zeit berechnet. Zusätzliche Komplexität ergibt sich aus der Tatsache, dass sich Kathoden- und Anodenpotenziale mit der Temperatur ändern und somit die Kriterien für die obere und untere Grenzspannung beeinflussen. Um die Kapazität zu bestimmen, werden also sowohl die Stromrate als auch Temperaturinformationen benötigt. Außerdem muss angegeben werden, ob die Kapazität während der Ladung oder während der Entladung gemessen wird.

Die Zellenhersteller geben in der Regel einen Nennkapazitätswert für ihre Zellen an: Die Nennkapazität ist die Kapazität einer Zelle während der Entladung, die in der Regel in Amperestunden gemessen wird, und die unter vordefinierten Spezifikationen gemessen wird. In der Regel stellt der Zellenhersteller Informationen zur Bestimmung der Nennkapazität zur Verfügung, wie z. B. Temperatur, angewandter Strom und Abschaltspannung. Der Einfluss verschiedener Parameter auf die messbare Kapazität macht es schwierig, Tests von verschiedenen Parteien mit derselben Batteriezelle zu vergleichen. Ein direkter Vergleich ist nur möglich, wenn jedes Detail spezifiziert und vereinbart ist. Daher gibt es nicht die eine wahre Kapazität, sondern nur verschiedene Möglichkeiten, die verfügbare Kapazität unter bestimmten Bedingungen zu bestimmen.

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Kathode

Batteriezelle

Elektrode in einer Batteriezelle, in der eine Reduktion, d. h. die Aufnahme von Elektronen, stattfindet. Sie besteht in der Regel aus Metalloxiden, einem elektrisch leitenden Pulver und einem Bindemittel. In der Batterieforschung und -industrie hat man sich darauf geeinigt, sie als "positive" Elektrode zu bezeichnen.

Zellexplosion

Batterie-Terminologie

Ein schwerwiegender Fehlermodus in Batterien, bei dem eine Zelle physisch zerbricht, oft aufgrund eines internen Druckaufbaus oder thermal runaway.

Zellausgleich

Batteriezelle

Der Zellausgleich stellt sicher, dass alle Zellen in einem Akkupack gleichmäßig geladen und entladen werden. Dieser Prozess maximiert die Leistung und Lebensdauer der Batterie, indem er verhindert, dass einzelne Zellen über- oder unterladen werden.

Zellauswahl

Batteriezelle

Unter Zellauswahl versteht man den Prozess, geeignete Batteriezellen auf der Grundlage von Leistung, Kapazität und Anwendungsanforderungen auszuwählen. Die richtige Auswahl der Zellen ist entscheidend für die Optimierung der Leistung und Langlebigkeit von Akkupacks. Bei Elektrofahrzeugen könnten die Hersteller beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen mit hoher Energiedichte für eine größere Reichweite wählen, während sie bei Elektrowerkzeugen Zellen mit hoher Leistungsdichte bevorzugen, um schnelle Energieschübe für anspruchsvolle Aufgaben zu liefern.

Ladealgorithmen

Modellierung von Batterien

Ladealgorithmen sind eine Reihe von Anweisungen, die steuern, wie eine Batterie geladen wird, um ihre Effizienz und Lebensdauer zu maximieren. Diese Algorithmen steuern Strom, Spannung und Ladedauer.

Aufladen

Batterie-Terminologie

Dies ist der Vorgang, bei dem einer Batterie elektrische Energie zugeführt wird, so dass sie Energie für eine spätere Verwendung speichern kann. Beim Laden werden Elektronen von einer externen Stromquelle in die Batterie übertragen, wobei die chemischen Reaktionen, die beim Entladen stattfinden, umgekehrt werden.

Ladegeschwindigkeit

Batterie-Terminologie

Die Ladegeschwindigkeit bezieht sich auf die Geschwindigkeit oder Rate, mit der ein elektrisches Gerät oder eine Batterie während des Ladevorgangs Energie ansammelt.

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Kreislaufwirtschaft

Batterie-Terminologie

Kreislaufwirtschaft in Batteriesystemen bedeutet, Produkte und Prozesse so zu gestalten, dass die Ressourceneffizienz maximiert und die Abfallmenge minimiert wird. Dazu gehören Recycling, Wiederverwendung und nachhaltige Materialbeschaffung.

Einspannkraft

Batterie-Terminologie

Im Zusammenhang mit Batterien bezieht sich die Klemmkraft auf den Druck, der ausgeübt wird, um die Komponenten einer Batteriezelle, insbesondere die Elektroden und den Separator, fest zusammenzuhalten. Dies ist entscheidend für die Aufrechterhaltung eines guten elektrischen Kontakts und eines effizienten Ionentransports zwischen den Elektroden sowie für die strukturelle Integrität der Zelle. Eine unzureichende Klemmkraft kann zu einem erhöhten Innenwiderstand und einer ungleichmäßigen Stromverteilung führen, was die Leistung und Lebensdauer einer Batterie erheblich beeinträchtigen kann.

Cloud-basierte Batterie-Analytik

Batterie-Terminologie

Die Nutzung von Cloud Computing zur Erfassung, Speicherung und Analyse von Batteriedaten, was eine Fernüberwachung und -verwaltung ermöglicht. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Batteriemanagementsystem (BMS) kann Batterieanalytik-Software Trends und Anomalien frühzeitig erkennen, um Ausfälle zu vermeiden. Durch die Analyse historischer Daten liefert die Software tiefere Einblicke in relevante KPIs als ein BMS und bietet damit eine zweite Sicherheitsebene.

Kobalt

Batteriezellchemien

Kobalt wird häufig in Lithium-Ionen-Batterien verwendet, insbesondere in Form von Lithium-Kobalt-Oxid (LiCoO₂) in der Kathode. Kobalt trägt dazu bei, die Struktur der Batterie zu stabilisieren und ihre Leistung zu verbessern, indem es die Energiedichte, die Lebensdauer und die Sicherheit erhöht. In Lithium-Ionen-Batterien wird Kobalt häufig in Form von Kobaltoxid oder Kobaltsalzen verwendet. Es trägt zu einer höheren Energiedichte bei, d. h. die Batterie kann im Verhältnis zu ihrer Größe und ihrem Gewicht mehr Energie speichern. Dadurch wird die Lebensdauer der Batterie verlängert und die Gesamteffizienz verbessert. Kobalt ist jedoch auch ein Material, das aufgrund seiner Kosten, ethischen Beschaffungsfragen und Umweltauswirkungen Anlass zur Sorge gibt.

Inbetriebnahme

Energiespeicher

Dabei handelt es sich um den Prozess der Installation, Prüfung und Bestätigung, dass ein Batteriesystem wie vorgesehen funktioniert. Dazu gehören die Überprüfung der Installation, die Gewährleistung der Sicherheit, die Überprüfung der Leistung anhand der Spezifikationen und häufig auch die Einrichtung von Kommunikations- und Kontrollsystemen.

Konfidenzintervalle

Modellierung von Batterien

Konfidenzintervalle sind ein aus der statistischen Analyse von Daten abgeleiteter Wertebereich, von dem man annimmt, dass er den wahren Wert eines unbekannten Parameters mit einem bestimmten Konfidenzniveau umfasst, das üblicherweise in Prozent ausgedrückt wird (z. B. 95 % Konfidenzintervall). Sie liefern einen geschätzten Wertebereich, in dem der Parameter wahrscheinlich enthalten ist, und sind von grundlegender Bedeutung für Hypothesentests und Regressionsanalysen. Bei Studien zur Batterieleistung kann ein Konfidenzintervall zum Beispiel die Zuverlässigkeit der geschätzten durchschnittlichen Batterielebensdauer angeben.

Auflösung von Kupfer

Batterie-Terminologie

Dies geschieht, wenn sich das Kupfer des Anodenstromabnehmers der Batterie unter bestimmten Bedingungen, wie z. B. Tiefentladung oder hohe Temperaturen, im Elektrolyten auflöst. Dies kann zu einer Verringerung der Kapazität und Lebensdauer der Batterie und in schweren Fällen zu einem internen Kurzschluss führen.

Coulomb

Batterie-Terminologie

Die Standardeinheit der elektrischen Ladung im Internationalen Einheitensystem (SI), die der Ladung entspricht, die durch einen Strom von einem Ampere in einer Sekunde übertragen wird.

Coulomb-Zählung

Modellierung von Batterien

Dies ist eine Methode zur Schätzung des Ladezustands (SoC) einer Batterie. Dabei wird der Strom gemessen, der im Laufe der Zeit in die Batterie hinein- oder aus ihr herausfließt, und diese Werte werden summiert (ein Prozess, der als Integration des Stroms bekannt ist). Wenn man die Gesamtmenge an Ladung kennt, die in die Batterie hinein- oder aus ihr herausgeflossen ist, kann man den aktuellen Ladezustand der Batterie abschätzen. Diese Methode kann jedoch ohne Neukalibrierung im Laufe der Zeit ungenau werden, da sie Faktoren wie Effizienzverluste oder Alterungseffekte nicht berücksichtigt.

Strom

Batterie-Terminologie

Ein Fluss von geladenen Elektronen oder Ionen, der normalerweise in Ampere (A) gemessen wird. Im Zusammenhang mit Batterien bezieht er sich auf die Menge an Ladung, die in die Batterie hinein oder aus ihr heraus fließt.

Zyklus

Batterie-Terminologie

Ein Zyklus ist definiert als der Zeitpunkt, an dem die Zelle zum Ausgangspunkt zurückkehrt, nachdem sie einen Lade- und Entladevorgang durchlaufen hat, bei dem sowohl die obere als auch die untere Grenze der durch den Betrieb definierten Abschaltspannung erreicht wurde. Da ein Zyklus außer bei Zelltests (insbesondere bei Alterungstests) nur selten vorkommt, wird das Fahrprofil häufig durch äquivalente volle Zyklen charakterisiert:

Äquivalenter vollständiger Zyklus (EFC): Er wird verwendet, um jeden Zyklus oder jede Ladung oder Entladung in Bezug auf den Ladedurchsatz eines vollständigen Zyklus zu klassifizieren. Zum Beispiel entspricht ein Zyklus zwischen 50 und 100 % Ladezustand (SoC) (d. h. Beginn bei 50 % SoC, Laden auf 100 % und dann Entladen wieder auf 50 % SoC) 0,5 EFC

Halbzyklus: Das tatsächliche Fahrprofil kann in eine Reihe von Halbzyklen unterteilt werden, die auf verschiedenen Algorithmen wie dem Regenflussalgorithmus usw. basieren. Die Klassifizierungen für Halbzyklen können recht spezifisch sein, z. B. jedes Mal, wenn der Strom auf Null abfällt, ist ein Halbzyklus beendet. Oder wenn das SoC-Signal seine Richtung ändert.

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Zyklische Alterung

Batterie-Terminologie

Bezieht sich auf die Verschlechterung von Batterien(Kapazitätsabfall und Widerstandszunahme ) aufgrund der Nutzung. Diese Art der Alterung tritt auf, wenn die Batterie geladen oder entladen wird. Die mechanische Beanspruchung der aktiven Elektrodenmaterialien ist ein wichtiger Faktor.

Zylindrische Zelle

Batteriezelle

Batteriezellen, die eine zylindrische Form haben und die heute am häufigsten verwendete Zellenart sind. Sie sind in verschiedenen Anwendungen weit verbreitet, darunter Elektrowerkzeuge und Elektrofahrzeuge.

DC (Gleichstrom)

Batterie-Terminologie

Ein elektrischer Strom, der in eine Richtung fließt und in Batterien, Elektronik und einigen erneuerbaren Energiesystemen verwendet wird.

DCR (Gleichstromwiderstand)

Batterie-Terminologie

Ist der Widerstandswert, der sich aus dem Verhältnis der Spannungsdifferenz vor und nach der Beaufschlagung der Zelle mit einem Stromimpuls und dem Stromwert des Impulses in einer bestimmten Zeitspanne ergibt.

Datenanalyse

Batterie-Terminologie

Die Datenanalyse in Batteriesystemen umfasst die Untersuchung von Leistungs- und Betriebsdaten, um Erkenntnisse zu gewinnen und die Funktionalität zu verbessern. Dieser Prozess hilft bei der Vorhersage des Wartungsbedarfs und der Optimierung der Systemleistung.

Datengesteuerte Modelle

Modellierung von Batterien

Modelle, die ausschließlich auf der Grundlage von Versuchs- oder Beobachtungsdaten entwickelt werden, ohne sich unbedingt auf die zugrunde liegenden theoretischen Mechanismen zu stützen. Bei diesem Ansatz werden häufig Algorithmen des machine learnings verwendet.

Dendritenwachstum

Batterie-Terminologie

Dendritenwachstum ist ein Phänomen, das vor allem in Lithium-Ionen-Batterien beobachtet wird, wo Lithiumablagerungen während des Ladevorgangs stachelige Strukturen, so genannte Dendriten, bilden. Diese Dendriten können so groß werden, dass sie den Separator durchbrechen und zu Kurzschlüssen führen. Dies verringert nicht nur den Wirkungsgrad und die Lebensdauer der Batterie, sondern stellt auch ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar, da Kurzschlüsse zu Überhitzung oder sogar Bränden führen können. Die Verhinderung des Dendritenwachstums ist ein wichtiger Forschungsbereich in der Batterietechnologie.

Entladungstiefe (DoD)

Batterie-Terminologie

Die Entladetiefe (Depth of Discharge, DoD) ist die Differenz zwischen der oberen und unteren Grenze des Ladezustands (State of charge, SoC) eines Zyklus. Sie wird manchmal auch als Zyklustiefe bezeichnet. So ergibt z. B. ein Zyklus zwischen 10 % und 80 % SoC eine Entladetiefe von 70 % DOD. Sie wird gewöhnlich als Prozentsatz ausgedrückt.

Digital Commissioning

Energiespeicher

Validieren Sie die Installation und Leistung eines Systems vor dem Betrieb. Digital commissioning von Batteriespeichersystemen kann Herstellungs- oder Installationsprobleme aufdecken, die bei der physischen Inbetriebnahme nicht entdeckt wurden.

Digitaler Zwilling

Modellierung von Batterien

Ein virtuelles Modell eines physischen Objekts oder Systems, das zur Simulation, Analyse und Steuerung verwendet wird.

Entladeprofile

Modellierung von Batterien

Entladungsprofile beschreiben, wie eine Batterie ihre gespeicherte Energie unter verschiedenen Bedingungen abgibt. Das Verständnis von Entladeprofilen ist entscheidend für die Optimierung der Leistung und die Gewährleistung eines sicheren Betriebs.

Entladung

Batterie-Terminologie

Der Vorgang, bei dem Strom aus einer Batterie entnommen wird, wodurch die gespeicherte Energie verbraucht wird. Beim Entladen wird die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt.

Reichweite

Batterie-Terminologie

Die maximale Entfernung, die ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug, unter bestimmten Bedingungen mit einer vollen Ladung zurücklegen kann.

Haltbarkeit

Batterie-Terminologie

Haltbarkeit bezieht sich auf die Fähigkeit einer Batterie, im Laufe der Zeit Verschleiß, Druck oder Schäden zu widerstehen. Eine hohe Haltbarkeit gewährleistet eine lang anhaltende Leistung und Zuverlässigkeit.

ERCOT

Energiespeicher

ERCOT (Electric Reliability Council of Texas) ist eine Organisation, die das Stromnetz und den Strommarkt in Texas verwaltet. Sie überwacht die Zuverlässigkeit des Netzes, den Marktbetrieb und die Integration von Energiespeichersystemen im Bundesstaat.

ESS / BESS / Batteriespeicher

Energiespeicher

ESS steht für Energiespeichersystem. BESS steht für Batterie-Energiespeichersystem. Dabei handelt es sich um Systeme, die elektrische Energie mithilfe von Batterietechnologie speichern, um sie zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen. Sie werden häufig zur Netzstabilisierung, zur Integration erneuerbarer Energien und zur Spitzenlastreduzierung eingesetzt.

Eastern Interconnection

Energiespeicher

Die Eastern Interconnection ist ein großes Stromnetz in Nordamerika, das den östlichen Teil der Vereinigten Staaten und Kanadas umfasst. Sie ist eine der vier wichtigsten Verbindungsleitungen in Nordamerika, die die Stromnetze in einer riesigen Region miteinander verbindet, um eine zuverlässige Stromübertragung und -verteilung zu gewährleisten. Die Eastern Interconnection erleichtert den Stromaustausch zwischen Versorgungsunternehmen, unterstützt die Netzstabilität und trägt zur Steuerung von Angebot und Nachfrage in einem großen Gebiet bei.

Elektrofahrzeug

Elektrische Fahrzeuge

Ein Elektrofahrzeug (EV) ist ein Fahrzeugtyp, der mit Strom aus wiederaufladbaren Batterien betrieben wird und Elektromotoren für den Antrieb nutzt.

Elektrisches Modell

Modellierung von Batterien

Ein elektrisches Modell wird verwendet, um das Verhalten einer physischen Batteriezelle nachzubilden. Häufig werden für das elektrische Modell Komponenten aus elektrischen Schaltkreisen verwendet, um das elektrische Verhalten von Batterien zu imitieren, z. B. Widerstände, Kondensatoren oder Induktoren. Mithilfe eines elektrischen Modells lässt sich das elektrische Verhalten einer Batterie auf der Grundlage eines vordefinierten Eingangsprofils vorhersagen. Ein genaues elektrisches Modell muss Effekte wie die Hysterese von Batterien und auch die Temperaturabhängigkeit der Modellparameter berücksichtigen.

Elektrisches Netz

Energiespeicher

Ein Netz von Stromübertragungsleitungen, Umspannwerken, Transformatoren usw., das den Strom vom Kraftwerk zum Verbraucher liefert.

Elektrochemische Impedanzspektroskopie

Modellierung von Batterien

Ein Verfahren zur Charakterisierung der Impedanz von elektrochemischen Systemen, das Einblicke in den Zustand und das Verhalten von Batterien ermöglicht. Sie liefert detaillierte Informationen über die internen Prozesse und Mechanismen und hilft so bei der Diagnose von Leistungsproblemen und der Entwicklung effizienterer und langlebigerer Batterien.

Elektrochemie

Batterie-Terminologie

Die Elektrochemie ist der Zweig der Chemie, der sich mit den chemischen Prozessen befasst, die die Bewegung von Elektronen bewirken und die für den Betrieb von Batterien grundlegend sind. Dazu gehören Reaktionen an der Anode und Kathode, die für die Erzeugung elektrischer Energie unerlässlich sind.

Elektroden

Batteriezelle

Dünne Beschichtungen auf Aluminium- oder Kupferfolie, die aus einer Mischung von Materialien bestehen, in denen die elektrochemischen Reaktionen stattfinden.

Elektrolyt

Batteriezelle

Die Komponente in der Batterie, die es geladenen Teilchen ermöglicht, von einer Elektrode zur anderen zu gelangen, und die den Elektronenfluss blockiert. In herkömmlichen Batterien ist der Elektrolyt flüssig. In Festkörperbatterien ist der Elektrolyt ein Feststoff.

Elektrolyt-Zersetzung

Batterie-Terminologie

Dieser Begriff bezieht sich auf den chemischen Zerfall des Elektrolyts in einer Batterie, der oft durch Faktoren wie Überladung, übermäßige Hitze oder Verunreinigungen verursacht wird. Dieser Zerfall kann zu einer verminderten Batterieleistung, Gasbildung, einem erhöhten Innenwiderstand und einer Abnahme der Gesamtkapazität führen. Dies zu verhindern, ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Batterieleistung und -sicherheit.

Elektronen

Batteriezelle

Elektronen sind negativ geladene subatomare Teilchen, die in der Elektrizität eine Schlüsselrolle spielen. Im Zusammenhang mit Batterien und Stromkreisen sind sie die Träger des elektrischen Stroms, die sich in einem Stromkreis vom negativen zum positiven Pol bewegen.

Elektrothermisch

Modellierung von Batterien

Bezieht sich auf die kombinierten elektrischen und thermischen Eigenschaften oder Prozesse, oft im Zusammenhang mit Batteriebetrieb und -management.

End of Life (EoL)

Batterie-Terminologie

Das End-of-Life-Kriterium ist der Zeitpunkt, an dem die Zelle aus ihrer (ersten) Anwendung ausscheidet. In der Regel wird für Automobilanwendungen ein Gesundheitszustand (SoH) von 80 % oder eine Erhöhung des ohmschen Widerstands um bis zu 200 % verwendet. Nach der Automobilanwendung ist ein zweites Leben in stationären Anwendungen mit anderen EoL-Kriterien (z. B. 50% SoH) möglich.

Eine verbleibende Kapazität von 80 % mag wie eine willkürliche Wahl erscheinen, um die Zelle aus ihrer primären Anwendung zu nehmen, aber sie könnte ihren Ursprung in der schnellen Zelldegradation haben, die über diesen Gesundheitszustand der Zelle hinausgeht. Oberhalb von 80 % der verbleibenden Kapazität ist im Allgemeinen ein quasi-linearer Kapazitätsabfall und Widerstandsanstieg zu beobachten. Nach dem Übergang von 80 % auf 70 % verhalten sich der Kapazitätsabfall und der Widerstandsanstieg eher nichtlinear, was längerfristige Prognosen erschwert. Die oben genannten charakteristischen Parameter wurden zwar für Zellen definiert, werden aber auch häufig für höhere Ebenen wie Module, Systeme und Batterien verwendet.

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Energie

Batterie-Terminologie

Die Energie ist die Gesamtmenge an Arbeit, die eine Lithium-Ionen-Batterie leisten kann und wird normalerweise in Wattstunden (Wh) gemessen. Sie ist ein Produkt aus Batteriespannung und -kapazität und bestimmt die Dauer, für die eine Batterie ein Gerät mit Strom versorgen kann.

Energiespeicher-Management-System (ESMS)

Energiespeicher

Ein System, das das Laden, Entladen und die Gesamtleistung eines Energiespeichersystems verwaltet und optimiert und so Sicherheit, Langlebigkeit und effizienten Betrieb gewährleistet.

Energiedichte

Batterie-Terminologie

Die Energiedichte ist die Energiemenge , die eine Batterie pro Volumen- (volumetrische Energiedichte) oder Gewichtseinheit (gravimetrische Energiedichte) speichern kann. Batterien mit höherer Energiedichte können mehr Energie in einem kleineren, leichteren Gehäuse speichern, was sie für Anwendungen wie Elektrofahrzeuge und tragbare Elektronik wünschenswert macht.

Energieintegration

Energiespeicher

Bei der Energieintegration werden verschiedene Energiequellen, einschließlich Batterien, zu einem zusammenhängenden und effizienten Energiesystem kombiniert. Dieser Ansatz unterstützt die Stabilität und Nachhaltigkeit des gesamten Energienetzes.

FCR (Frequency Containment Reserve)

Energiespeicher

Eine Leistungsreserve, die dazu beiträgt, die Frequenz des Stromnetzes durch schnelle Leistungsanpassung stabil zu halten.

Schnellladung

Batterie-Terminologie

Unter Schnellladung versteht man das Aufladen einer Batterie mit einem höheren Strom oder einer höheren Spannung als bei der Standardladung, wodurch die Zeit bis zum Erreichen einer vollen Ladung verkürzt wird. Schnelles Laden kann zwar bequem sein, aber es kann mehr Wärme erzeugen und die Batterie belasten, was sich möglicherweise auf ihre Lebensdauer auswirkt. Es gibt keinen definierten Schwellenwert für die Klassifizierung von Schnellladungen. Einige Anwendungen gelten als schnelles Laden, wenn eine vollständige Aufladung innerhalb von 30 Minuten erfolgt, während andere nur dann als schnelles Laden gelten, wenn eine vollständige Aufladung innerhalb von 10 bis 12 Minuten erfolgt.

Flow-Batterie

Batteriezellchemien

Eine Art von wiederaufladbarer Batterie, bei der die Energie durch chemische Komponenten, die in den im System enthaltenen Flüssigkeiten gelöst sind, gespeichert und wieder abgegeben wird.

Frequenzregelung/ -steuerung

Energiespeicher

Unter Frequenzregelung versteht man im Zusammenhang mit Energiesystemen die Aufrechterhaltung einer konstanten Frequenz des elektrischen Netzes (z. B. 60 Hz in Nordamerika oder 50 Hz in Europa). Dies ist entscheidend für die Stabilität und Zuverlässigkeit des Netzes. Batterien, insbesondere große Energiespeichersysteme, können zur Frequenzregulierung beitragen, indem sie überschüssige Energie aufnehmen, wenn die Frequenz zu hoch ist, oder Energie abgeben, wenn die Frequenz zu niedrig ist, und so helfen, Angebot und Nachfrage in Echtzeit auszugleichen.

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