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

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 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.
Bezieht sich auf die kombinierten elektrischen und thermischen Eigenschaften oder Prozesse, oft im Zusammenhang mit Batteriebetrieb und -management.
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.
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.
Ein System, das das Laden, Entladen und die Gesamtleistung eines Energiespeichersystems verwaltet und optimiert und so Sicherheit, Langlebigkeit und effizienten Betrieb gewährleistet.
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.
Ein Equivalent Full Cycles (EFC) gibt die Menge an Ladung an, die eine Batterie im Vergleich zu einem vollen Zyklus durchlaufen hat. Eine Batterie, die von 50 % auf 100 % Ladezustand (SoC) aufgeladen und dann wieder auf 50 % entladen wird, hat zum Beispiel 0,5 EFC erlebt.
Eine Leistungsreserve, die dazu beiträgt, die Frequenz des Stromnetzes durch schnelle Leistungsanpassung stabil zu halten.
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.
Ein Feuerlöschsystem für Energiespeichersystemen (BESS) ist ein Sicherheitsmechanismus zur Erkennung und Unterdrückung von Bränden, insbesondere von Bränden, die durch thermal runaway oder interne Zelldefekte entstehen. Diese Systeme können saubere Mittel, Aerosoleinheiten oder Wassernebeltechnologien umfassen und sind oft mit Gasdetektions- und Frühwarnsensoren integriert. Die Brandunterdrückung in BESS ist für die Einhaltung von Normen wie UL 9540A, NFPA 855 und örtlichen Brandschutzvorschriften unerlässlich.
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.
Eine Form von Kohlenstoff, die in vielen Batterien als Elektrodenmaterial verwendet wird und für ihre elektrische Leitfähigkeit und ihre Fähigkeit, Lithiumionen einzulagern, bekannt ist.
Bei den Netzhilfsdiensten handelt es sich um eine Reihe technischer Funktionen und betrieblicher Unterstützungsmechanismen, die von Stromnetzbetreibern eingesetzt werden, um einen stabilen und zuverlässigen Betrieb des Stromnetzes zu gewährleisten. Zu diesen Dienstleistungen gehören Frequenzregelung, Spannungsregelung, Blindleistungsunterstützung, Spinning Reserve, Schwarzstartfähigkeit und Lastverfolgung. Jeder Dienst sorgt dafür, dass Stromangebot und -nachfrage in Echtzeit im Gleichgewicht bleiben und dass die Netzinfrastruktur innerhalb ihrer Betriebsparameter bleibt. Hilfsdienste können von Kraftwerken, Energiespeichersystemen (BESS) und Demand-Response-Einheiten erbracht werden und sind wesentliche Komponenten sowohl in regulierten als auch in deregulierten Strommärkten.
Ein Netzbetreiber ist die Stelle, die für die Echtzeit-Koordinierung und den Betrieb des Stromnetzes verantwortlich ist und ein kontinuierliches Gleichgewicht zwischen Stromangebot und -nachfrage sicherstellt. Je nach Region kann dies ein Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) oder ein Verteilernetzbetreiber (VNB) sein. Netzbetreiber sorgen für die Aufrechterhaltung der Frequenz, der Spannung und der Systemstabilität, leiten Erzeugungsanlagen ein und setzen die Einhaltung der Netzregeln durch.
Im Zusammenhang mit Batterien geben die Wärmeübergangskoeffizienten an, wie effizient Wärme von den Batteriezellen abgeführt werden kann. Hohe Wärmeübergangskoeffizienten sind wünschenswert, um die Wärme effizient abzuführen und optimale Betriebstemperaturen aufrechtzuerhalten, wodurch die Leistung und Lebensdauer der Batterie erhöht wird.
Im Zusammenhang mit Batterien bezieht er sich auf die unterschiedlichen Gleichgewichtspotentiale (Spannungsunterschied zwischen Laden und Entladen) bei gleichem Ladezustand. Der Hystereseeffekt kann je nach Batteriechemie sehr ausgeprägt sein und erfordert eine sehr genaue Schätzung oder Messung der Klemmenspannung.
Energiequellen, die mit Hilfe von Wechselrichtern Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln und so die Integration in das Stromnetz ermöglichen.
IEC 60933 gilt nicht für Energiespeichersystemen; sie bezieht sich auf das Design von Leiterplatten. Wahrscheinlich meinten Sie IEC 62933, die internationale Normenreihe für elektrische Energiespeichersysteme (EES). IEC 62933 bietet einen umfassenden Rahmen für Leistung, Sicherheit, Prüfung und Netzintegration von BESS und anderen Energiespeichertechnologien. Sie enthält allgemeine Grundsätze, Systemrichtlinien und Prüfprotokolle für den sicheren und effizienten Einsatz von Energiespeichern in Stromnetzen.
IEC 62619 ist eine internationale Sicherheitsnorm für wiederaufladbare Lithium-Batteriezellen und -systeme, die in industriellen Umgebungen, einschließlich der stationären Energiespeicherung, eingesetzt werden. Sie legt Sicherheitskriterien für die Zellkonstruktion, die Systemintegration, Missbrauchstests und Fehlerreaktionen fest. Sie wird üblicherweise für BESS-Installationen außerhalb Nordamerikas verwendet und entspricht den internationalen Brandschutz- und Sicherheitspraktiken.
Unabhängiger Netzbetreiber: Unabhängige Systembetreiber (ISOs) sind Organisationen, die regionale Stromnetze verwalten und eine zuverlässige Stromversorgung in den Vereinigten Staaten sicherstellen. Sie erleichtern den Marktbetrieb und die Integration neuer Technologien, einschließlich Batteriespeicher.
Ein Zustand, bei dem die Zellen in einem Akkupack unterschiedliche Lade-, Gesundheits- oder Spannungszustände aufweisen, was sich auf die Leistung und Langlebigkeit auswirkt.
Enthält Informationen über den inneren Zustand einer Batterie und setzt sich aus Innenwiderstand und Reaktanz zusammen, die unter bestimmten Bedingungen wie Wechselstromfrequenz, Ladezustand, Gesundheitszustand und Temperatur gemessen werden.
Im Energiesektor beziehen sich Integratoren auf Systeme oder Unternehmen, die verschiedene Energietechnologien und -dienstleistungen kombinieren, um eine umfassende Lösung anzubieten. Dazu kann die Integration von erneuerbaren Energiequellen mit herkömmlichen Stromsystemen, Batteriespeichern und intelligenten Netztechnologien gehören, um die Effizienz, Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit zu verbessern.
Als Interkalation von Ionen bezeichnet man den Vorgang, bei dem Ionen in die Schichten eines Materials eingefügt werden, ohne dessen Gesamtstruktur wesentlich zu verändern. Dieser Prozess ist häufig bei Materialien wie Graphit oder geschichteten Metalloxiden zu beobachten, bei denen Ionen, wie z. B. Lithiumionen im Fall von Lithium-Ionen-Batterien, reversibel zwischen die Schichten des Wirtsmaterials eingefügt werden. Der Interkalationsprozess ist der Schlüssel zum Funktionieren verschiedener elektrochemischer Systeme, einschließlich wiederaufladbarer Batterien, da er die Speicherung und Freisetzung von Energie ermöglicht.
Der Innenwiderstand einer Batterie bezieht sich auf den Widerstand, den die internen Komponenten der Batterie, wie Elektroden, Elektrolyt und Pole, dem Stromfluss innerhalb der Batterie entgegensetzen. Dieser Widerstand führt dazu, dass ein Teil der von der Batterie erzeugten elektrischen Energie in Wärme umgewandelt wird, wodurch die verfügbare Spannung und der Strom, die an einen externen Stromkreis abgegeben werden können, verringert werden.
Der Intraday-Handel auf den Energiemärkten umfasst den Kauf und Verkauf von Strom innerhalb desselben Liefertages, um auf Echtzeitschwankungen bei Angebot und Nachfrage zu reagieren. Im Gegensatz zum Day-Ahead-Handel ermöglichen die Intraday-Märkte einen kontinuierlichen oder auktionsbasierten Handel, der näher an der tatsächlichen Lieferzeit liegt. Diese Flexibilität unterstützt den Netzausgleich, die Integration erneuerbarer Energien und die Portfoliooptimierung. Der Intraday-Handel ist für die Bewältigung von Prognosefehlern von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei variablen Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie.
Ein Wechselrichter wandelt Gleichstrom (DC) aus Batterien in Wechselstrom (AC) um und umgekehrt. Ein Anwendungsfall ist die Umwandlung von Gleichstrom aus Batterien in Wechselstrom zur Verwendung in Haushalten, Unternehmen und im Stromnetz. Wechselrichter sind entscheidend für die Integration von Batteriesystemen in die bestehende elektrische Infrastruktur
Als "Wechselrichter-Ungleichgewicht" wird ein Zustand bezeichnet, bei dem der Ausgang eines Wechselrichters (ein Gerät, das Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandelt) über seine Phasen nicht ausgeglichen ist. Dies tritt in der Regel bei dreiphasigen Wechselrichtern auf, bei denen die Spannungen oder Ströme in den drei Ausgangsphasen (üblicherweise als A, B und C bezeichnet) nicht gleich oder nicht um 120 Grad phasenverschoben sind, wie es in einem perfekt ausgeglichenen System der Fall sein sollte.
Im Zusammenhang mit Batterien bezieht sich der Ionentransport auf die Bewegung von Ionen zwischen den Elektroden durch den Elektrolyten. Dieser Prozess ist für den Betrieb einer Batterie von grundlegender Bedeutung, da er für den Stromfluss und die Speicherung und Freisetzung von Energie unerlässlich ist
Eisen ist ein wichtiger Bestandteil der Kathode von Lithiumeisenphosphat-Batterien (LiFePO₄), wo es das Kathodenmaterial bildet. Lithiumeisenphosphat (LiFePO₄) ist bekannt für seine thermische Stabilität, Sicherheit, lange Zykluslebensdauer und relativ niedrigen Kosten, obwohl es im Vergleich zu anderen Kathodenmaterialien wie Lithiumkobaltoxid oder NMC (Nickel-Mangan-Kobalt) eine geringere Energiedichte aufweist
Die Einheit der Energie im Internationalen Einheitensystem (SI), definiert als die Energie, die übertragen wird, wenn ein Ampere Strom eine Sekunde lang durch einen Widerstand von einem Ohm fließt.
Ein Key Performance Indicator (KPI) im Zusammenhang mit Batterien ist ein messbarer Wert, der zur Bewertung der Leistung und Effizienz eines Batteriesystems verwendet wird. KPIs für Batterien können Kennzahlen wie Energiedichte, Zyklusdauer, Lade- und Entladeraten, Effizienz und Kapazitätserhalt umfassen. Anhand dieser Indikatoren lässt sich beurteilen, wie gut eine Batterie unter bestimmten Bedingungen funktioniert, und sie dienen als Richtschnur für Verbesserungen in der Batterietechnologie.
LCO ist eine weit verbreitete Kathodenchemie für Lithium-Ionen-Batterien, die für ihre hohe Energiedichte und gute Zykluslebensdauer bekannt ist. Sie wird vor allem in tragbaren elektronischen Geräten wie Smartphones, Laptops und Kameras verwendet. Es war die erste Zellchemie in den 1990er Jahren, als Sony die Li-Ionen-Batterie auf den Markt brachte.
LFP ist eine Kathodenchemie für Lithium-Ionen-Batterien, die sich durch hohe thermische Stabilität, lange Zyklenlebensdauer und hervorragende Sicherheitsmerkmale auszeichnet. Sie wird häufig in Elektrofahrzeugen, Netzspeichersystemen und industriellen Anwendungen eingesetzt.
Dies ist eine Art von Kathodenmaterial, das in Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird. Es bietet Vorteile wie hohe thermische Stabilität, Sicherheit und eine lange Zykluslebensdauer, obwohl es im Vergleich zu anderen Kathodenmaterialien wie NMC (Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid) in der Regel eine geringere Energiedichte aufweist.
LMO ist eine Kathodenchemie für Lithium-Ionen-Batterien, die eine hohe Leistungsabgabe und gute thermische Stabilität bietet. Sie wird in Elektrowerkzeugen, Elektrofahrrädern und einigen Elektrofahrzeugen verwendet.
LTO ist eine Anodenchemie für Lithium-Ionen-Batterien, die für ihre extrem schnelle Ladefähigkeit, lange Zykluslebensdauer und hohe Sicherheit bekannt ist. Sie wird in Anwendungen eingesetzt, die ein schnelles Laden und Entladen erfordern, wie z. B. Elektrobusse und Netzspeicher.
Lithium ist eine Schlüsselkomponente sowohl in der Kathode als auch in der Anode von Lithium-Ionen-Batterien. In der Kathode ist es häufig in Verbindungen wie Lithiumkobaltoxid (LiCoO₂), Lithiumeisenphosphat (LiFePO₄) und Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid (NMC) enthalten. In der Anode kann Lithium in Form von Lithiummetall oder als Einlagerungsmaterial in Graphit verwendet werden. Lithium erhöht die Energiedichte der Batterie und ermöglicht eine längere Lebensdauer, ein geringeres Gewicht und eine effizientere Stromspeicherung.
Lithium plating ist ein Phänomen, das in Lithium-Ionen-Batterien auftritt, wenn sich Lithiumionen als metallisches Lithium auf der Anode (in der Regel aus Graphit) ablagern, anstatt interkaliert oder zwischen die Kohlenstoffschichten der Anode eingefügt zu werden.
Dies geschieht in der Regel unter bestimmten Bedingungen wie Schnellladung, Laden bei niedrigen Temperaturen oder wenn die Zelle bereits einen hohen Ladezustand erreicht hat. Im Laufe der Zeit können dadurch dendritische Strukturen entstehen, die in den Separator eindringen können und die Gefahr eines Kurzschlusses in der Batterie bergen. Dies verkürzt nicht nur die Lebensdauer der Batterie, sondern erhöht auch die Sicherheitsrisiken, da interne Kurzschlüsse zu thermal runaway und zu potenziellen Bränden oder Explosionen führen können.
Eine wiederaufladbare Batterie, bei der sich Lithiumionen beim Entladen von der negativen Elektrode(Anode) zur positiven Elektrode(Kathode) und beim Aufladen wieder zurück bewegen; aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Energiedichte und ihres geringen Gewichts werden sie häufig in Mobiltelefonen, Laptops, Elektrofahrzeugen und zur Energiespeicherung im Netz verwendet.
Ein Lastprofil für ein Batterie-Energiespeichersystem (BESS) stellt das Muster des Stromverbrauchs und der Lade-/Entladezyklen im Laufe der Zeit dar. Es veranschaulicht das Betriebsverhalten des BESS als Reaktion auf den Energiebedarf, Marktsignale oder Steuerungsalgorithmen. Ein genaues Lastprofil ist für die Systemauslegung, Finanzmodellierung und Leistungsprognose von entscheidender Bedeutung. Sie hilft bei der Bestimmung der optimalen Kapazität, der Degradationsraten und des Energiedurchsatzes und spielt eine wichtige Rolle bei der Dimensionierung der Batterien und dem Lebenszyklusmanagement.
Ein langfristiger Servicevertrag (LTSA) ist eine vertragliche Vereinbarung zwischen einem Anlageneigentümer und einem Dienstleister, die eine kontinuierliche Wartung, betriebliche Unterstützung und ein Leistungsmanagement über einen festgelegten mehrjährigen Zeitraum - in der Regel zwischen 5 und 20 Jahren - sicherstellt. Im Zusammenhang mit Energiespeichersystemen (BESS) umfassen LTSAs vorbeugende Wartung, Ersatzteilversorgung, Leistungsgarantien, Fernüberwachung und Abhilfemaßnahmen. Diese Vereinbarungen sind entscheidend für die Langlebigkeit der Anlagen, die Verringerung des Betriebsrisikos und die Stabilisierung der Lebenszykluskosten. LTSAs beinhalten oft wichtige Leistungsindikatoren, Verfügbarkeitsgarantien und finanzielle Anreize, die an die Betriebszeit und Leistungsziele des Systems gebunden sind.
LAMne beschreibt den Abbau oder Verbrauch des aktiven Materials in der Anode einer Batterie. Bei vielen Lithium-Ionen-Batterien ist Graphit das wichtigste aktive Material in der Anode. Seine Schichtstruktur ermöglicht die Interkalation von Lithiumionen. Der Verlust des aktiven Anodenmaterials wirkt sich direkt auf die Kapazität der Batterie und die gesamte Lebensdauer aus. Wenn das Graphit verbraucht ist, nimmt die Fähigkeit der Batterie, Energie zu speichern, ab, was zu einer Verringerung ihrer Gesamtleistung und Effizienz führt.
LAMpe beschreibt den Abbau oder Verbrauch des aktiven Materials in der Kathode einer Batterie. In Lithium-Ionen-Batterien werden verschiedene Materialien als aktives Kathodenmaterial verwendet. Gängige Beispiele sind Lithium-Kobalt-Oxid (LCO), Lithium-Eisen-Phosphat (LFP) und Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC). Der Verlust des aktiven Kathodenmaterials führt zu einer geringeren Energiespeicherkapazität der Batterie. Mit dem Abbau dieser Materialien sinkt die Gesamtenergiedichte der Batterie, was zu einer kürzeren nutzbaren Batterielebensdauer und einer geringeren Leistung führt.
Bei Batteriezellen bezieht sich dies auf die Unterbrechung der elektrischen Verbindung innerhalb der Zelle, die aus verschiedenen Gründen auftreten kann, z. B. durch physikalische Degradation der Elektrodenmaterialien, Zusammenbruch des leitenden Netzwerks oder mechanische Belastungen. Dieser Verlust behindert den effizienten Elektronenfluss, der für den Betrieb der Batterie entscheidend ist, und führt zu verminderter Leistung, Effizienz und manchmal zum vollständigen Ausfall der Batteriezelle.
Bezeichnet den irreversiblen Verlust von Lithium-Ionen in einer Batterie, der durch Nebenreaktionen wie die Bildung der Solid-Elektrolyte-Interphase entstehen kann. Dieser Verlust führt zu einer Verringerung der Gesamtkapazität einer Batterie.
Ein Modell für maschinelles Lernen ist eine algorithmische Struktur, die auf der Grundlage von Eingabedaten Vorhersagen trifft oder Entscheidungen trifft, indem sie Muster erkennt oder Entscheidungen mit minimalem menschlichem Eingriff trifft. Diese Modelle können von einer einfachen linearen Regression bis hin zu komplexen neuronalen Netzen reichen. Sie werden anhand eines Datensatzes (Trainingsdatensatz) trainiert, um aus den Eigenschaften der Daten zu lernen, und dann verwendet, um Vorhersagen für neue, ungesehene Daten zu treffen. Modelle des maschinellen Lernens haben ein breites Anwendungsspektrum, darunter Bild- und Spracherkennung, medizinische Diagnose, Börsenhandel und Vorhersage der Batterieleistung.
Fehler in einem System oder Gerät, z. B. einer Batterie, die verhindern, dass es wie vorgesehen funktioniert.
NCA ist eine leistungsstarke Lithium-Ionen-Batteriekathodenchemie , die für ihre hohe Energiedichte, lange Zykluslebensdauer und schnelle Ladefähigkeit bekannt ist. Sie wird häufig in Elektrofahrzeugen, wie z. B. Tesla-Modellen, und tragbarer Elektronik verwendet.
NFPA 68 enthält Anforderungen für Deflagrationsentlüftungssysteme, um die Auswirkungen von Explosionen in Gehäusen zu verringern. Im Zusammenhang mit BESS gilt sie, wenn bei Batteriegehäusen oder -räumen die Gefahr von Gasansammlungen und Explosionen besteht, insbesondere bei chemischen Systemen, die brennbare Gase freisetzen können. Eine ordnungsgemäße Entlüftung gemäß NFPA 68 ist für den Druckabbau und den Schutz von Geräten und Personal während einer Verpuffung von entscheidender Bedeutung.
NFPA 69 umfasst aktive Systeme zur Verhinderung von Explosionen, wie z. B. Inertisierungs-, Unterdrückungs- und Kontrollsysteme. Für Energiespeicheranlagen ist NFPA 69 relevant, wenn die Ansammlung brennbarer Gase ein Risiko darstellt und aktive Explosionsvermeidungsmethoden in Batteriegehäusen oder speziellen Lagerräumen eingesetzt werden. Sie ergänzt die NFPA 68 in Situationen, in denen Prävention einer passiven Entlüftung vorzuziehen ist.
NFPA 70, allgemein bekannt als der National Electrical Code (NEC), bildet die Grundlage für die elektrische Sicherheit in den Vereinigten Staaten. Artikel 706 befasst sich speziell mit Energiespeichersystemen, einschließlich BESS. Er umreißt die Anforderungen für Verdrahtung, Erdung, Trennschalter, Überstromschutz, Kennzeichnung und Zusammenschaltung, um die elektrische Sicherheit während des gesamten Lebenszyklus des Speichersystems zu gewährleisten.
NFPA 72 regelt den Entwurf, die Installation und die Leistung von Brandmelde-, Alarm- und Notfallkommunikationssystemen. Im Zusammenhang mit BESS stellt sie sicher, dass geeignete Feuermelde- und Alarmsysteme installiert werden, insbesondere in Innenräumen oder geschlossenen Lagern, um eine frühzeitige Warnung und Reaktion bei thermischen Ereignissen oder Systemausfällen zu unterstützen.
NFPA 855 ist eine US-amerikanische Sicherheitsnorm, die von der National Fire Protection Association entwickelt wurde und die Installation von stationären Energiespeichersystemen, einschließlich Energiespeichersystemen (BESS), regelt. Sie umreißt die wichtigsten Anforderungen im Zusammenhang mit der Brandbekämpfung, der Abschwächung des thermal runaway , den Trennungsabständen, der Belüftung und der Planung von Notfallmaßnahmen. NFPA 855 wird häufig in Verbindung mit anderen Normen wie UL 9540 und UL 9540A angewendet, die sich mit der Systemsicherheit und den Brandprüfverfahren befassen. Zusammen sind diese Normen entscheidend für die Genehmigung, die Einhaltung von Vorschriften und den sicheren Einsatz von Energiespeichersystemen.
Normen der National Fire Protection Association, die Sicherheitsrichtlinien für die Installation von stationären Energiespeichersystemen enthalten. Sie umfassen Anforderungen an die Systemauslegung, Installation, Belüftung und Wartung, um die Sicherheit der Öffentlichkeit und der Rettungskräfte zu gewährleisten.
NMC ist eine beliebte Kathodenchemie für Lithium-Ionen-Batterien, die eine hohe Energiedichte, gute thermische Stabilität und relativ niedrige Kosten bietet. Sie wird häufig in Elektrofahrzeugen, tragbarer Elektronik und Netzspeicheranwendungen eingesetzt. Die ersten NMC-Kathoden enthielten die gleiche Menge an Nickel (Ni), Mangan (Mn) und Kobalt (Co) und wurden NMC111 oder NMC333 genannt. Jüngste Entwicklungen erhöhten den Ni-Anteil und reduzierten den Mn- und Co-Gehalt, was zu einem Verhältnis von 8 Anteilen Ni zu 1 Anteil Mn und Co führte, auch NMC811 genannt.
NPCC (Northeast Power Coordinating Council) ist eine regionale Organisation, die für die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Stromnetzes im Nordosten der Vereinigten Staaten und in Teilen Kanadas zuständig ist. Der NPCC überwacht die Koordinierung des Stromnetzbetriebs, entwickelt und setzt Zuverlässigkeitsstandards durch und fördert die Zusammenarbeit zwischen den Versorgungsunternehmen und Netzbetreibern in seinem Zuständigkeitsbereich, um ein stabiles und zuverlässiges Stromnetz zu erhalten.
Nickel wird hauptsächlich in der Kathode von Lithium-Ionen-Batterien verwendet, in der Regel in nickelhaltigen Verbindungen wie Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC), Nickel-Metallhydrid (NiMH) und Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Oxid (NCA). Nickel verbessert die Energiedichte, die Stabilität und die Gesamtleistung der Batterie, so dass sie sich für die Speicherung von Energie mit hoher Kapazität und langer Lebensdauer eignet.
Die Nennspannung ist die durchschnittliche Spannung, mit der eine Batterie während ihresEntladezyklus arbeitet. Sie ist ein Schlüsselparameter zur Bestimmung der Kompatibilität der Batterie mit Geräten und Anwendungen. Bei Lithium-Ionen-Batterien liegt die Nennspannung in der Regel zwischen 3,3 V und 3,8 V, je nach Zellchemie.
Die Eigenschaft einer Batterie, die dazu führt, dass ihr Entladeverhalten bei unterschiedlichen Belastungen und Bedingungen nicht linear variiert.
Die North American Electric Reliability Corporation (NERC) ist eine Regulierungsbehörde, die für die Entwicklung und Durchsetzung von Zuverlässigkeitsstandards für das Stromversorgungssystem in Nordamerika zuständig ist. NERC deckt die Vereinigten Staaten, Kanada und einen Teil Mexikos ab und hat die Aufgabe, den sicheren und zuverlässigen Betrieb des zusammengeschalteten Stromnetzes zu gewährleisten. NERC überwacht die Systemplanung, den Betrieb, die Cybersicherheit und die Einhaltung von Vorschriften durch ein Netzwerk regionaler Einrichtungen. Ihre Standards sind verbindlich und umfassen wichtige Zuverlässigkeits- und Cybersicherheitsrichtlinien wie CIP (Critical Infrastructure Protection).
OCV-Alterung bezieht sich auf die Abnahme oder Verschiebung der Leerlaufspannung einer Batterie während ihrer Lebensdauer. Diese Veränderung der OCV ist auf die irreversiblen chemischen und physikalischen Veränderungen innerhalb der Batterie während ihrer Alterung zurückzuführen. Zu den Faktoren, die zur OCV-Alterung beitragen, gehören der Verlust aktiver Materialien, die Bildung und das Wachstum des Solid-Elektrolyte-Interphase (SEI) und andere Degradationsmechanismen. Während die Batterie altert, können sich ihre maximalen und minimalen OCV-Werte verschieben, was sich auf die gesamte nutzbare Kapazität auswirkt. Eine Verschiebung der OCV-Werte kann die Abschätzung des Ladezustands erschweren, was zu einer geringeren Batterieleistung und Lebensdauer führen kann.
Ein Zustand, in dem eine Unterbrechung im Stromkreis vorliegt, die den Stromfluss verhindert.
OCV ist die Differenz des elektrischen Potenzials zwischen den Polen einer Batterie, wenn sie nicht belastet wird (d. h. wenn kein Strom in die Batterie hinein oder aus ihr heraus fließt). Der OCV einer Lithium-Ionen-Batterie wird unter bestimmten Bedingungen wie dem Ladezustand (SoC) oder der Temperatur bestimmt und kann in Abhängigkeit von der spezifischen Chemie der Zelle variieren.
Zu diesen Strategien kann die Steuerung der Lade- und Entladezyklen gehören, um ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Batterielebensdauer herzustellen, oder die dynamische Anpassung der Parameter auf der Grundlage der Echtzeitnutzung und der Fahrzeug-/Netzbedingungen.
Dies sind die Grenzen, innerhalb derer eine Batterie oder ein Energiesystem arbeiten muss, um Sicherheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit zu gewährleisten. Zu den Betriebsgrenzen können maximaler und minimaler Ladezustand, Spannungspegel, Temperaturbereiche und Lade-/Entladeraten gehören.
Bei der Optimierung geht es darum, die Leistung und Effizienz von Batterien durch fortschrittliche Techniken und Technologien wie prädiktive Batterieanalytik zu verbessern. Dies kann die Verbesserung der Lade- und Entladeraten, die Erhöhung der Energiedichte und die Verlängerung der Batterielebensdauer umfassen.
Bezeichnet das Aufladen einer Batterie über ihre maximale Spannungsgrenze hinaus. Eine Überladung kann zu Überhitzung, Elektrolytzusammenbruch und in schweren Fällen zu einer thermal runaway.
Im Zusammenhang mit Batteriesystemen bedeutet Überdimensionierung, dass eine Batterie mit mehr Kapazität installiert wird, als routinemäßig benötigt wird. Dies geschieht häufig, um zukünftige Laststeigerungen oder die Verschlechterung der Batterie im Laufe der Zeit zu berücksichtigen oder um die Zuverlässigkeit und unterbrechungsfreie Stromversorgung in kritischen Anwendungen zu gewährleisten.
Ein Marktmechanismus, der die Teilnehmer für die Bereitstellung von Sofortreaktionsdiensten zum Ausgleich der Netzfrequenz entschädigt.
In Batteriezellen bezieht sich Partikelrissbildung auf den mechanischen Abbau von Elektrodenmaterialien, der häufig bei Kathodenpartikeln auftritt. Dies kann durch wiederholte Lade- und Entladezyklen geschehen, was zu einer Abnahme der mechanischen Integrität der Partikel führt. Diese Degradation kann zu einem Verlust des elektrischen Kontakts innerhalb der Elektrode führen, wodurch sich die Kapazität und Effizienz der Batterie mit der Zeit verringern.
Eine Leistungsgarantie ist eine vertragliche Verpflichtung bei Energie- und Infrastrukturprojekten, einschließlich Energiespeichersystemen (BESS) und Kraftwerken, die sicherstellt, dass das System über einen bestimmten Zeitraum eine Mindestleistung erbringt. Diese Garantie bezieht sich in der Regel auf Messgrößen wie Energieertrag, Round-Trip-Effizienz, Systemreaktionszeit und Kapazitätserhalt.
Im Gegensatz zu einer Verfügbarkeitsgarantie, die sicherstellt, dass ein System betriebsbereit und leistungsfähig ist, konzentriert sich eine Leistungsgarantie darauf, wie gut das System im Betrieb tatsächlich funktioniert. Sie dient als Risikominderungsmechanismus für Investoren, Abnehmer und Betreiber und kann finanzielle Strafen oder Entschädigungen vorsehen, wenn das System nicht leistungsfähig ist.
Der Performance Manager von TWAICE ist ein Software-Tool, mit dem Anlagenmanager mühelos leistungsschwache Komponenten innerhalb ihrer Batterieenergiespeichersystemen (BESS) identifizieren und beheben können, um Systemtransparenz und Einblicke zu erhalten. Es bietet einen umfassenden Überblick über das System und zeigt die Anzahl der Probleme mit unzureichender Leistung, ihren Schweregrad, den genauen Ort innerhalb des BESS und die empfohlenen Maßnahmen an.
Dies sind Modelle, die auf den physikalischen und chemischen Prozessen innerhalb eines Systems basieren. Im Zusammenhang mit Batterien berücksichtigen sie elektrochemische Reaktionen, Ionendiffusion und andere Phänomene, um das Batterieverhalten zu beschreiben und vorherzusagen.
Ein Typ von Batteriezellen, der in einem flexiblen, flachen und rechteckigen Gehäuse untergebracht ist. Das Verpackungsmaterial besteht in der Regel aus einem Laminat aus dünnen Metall- und Kunststoffschichten.
Die Leistung bezieht sich auf die Geschwindigkeit, mit der eine Lithium-Ionen-Batterie Energie liefert oder verbraucht, gemessen in Watt (W). Eine Batterie mit höherer Leistung kann in einem kürzeren Zeitraum mehr Energie liefern, was schnellere Lade- und Entladeraten ermöglicht.
Energieumwandlungssysteme (Power Conversion Systems, PCS) sind integrierte Hardware- und Steuersysteme, die in Anlagen zur Energiespeicherung und für erneuerbare Energien eingesetzt werden, um die Umwandlung von elektrischer Energie zwischen verschiedenen Formen zu steuern - in der Regel von Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) und umgekehrt. Während ein Wechselrichter eine Komponente ist, die speziell für die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom zuständig ist, umfasst ein PCS zusätzliche Funktionen wie die Kontrolle der Netzkonformität, den bidirektionalen Leistungsfluss, die Frequenzregelung, die Spannungsregelung und Schutzsysteme. In Energiespeichersystemen (BESS) dient das PCS als zentrale Schnittstelle zwischen den Batteriemodulen und dem Stromnetz und ermöglicht ein fortschrittliches Energiemanagement und Netzdienste. PCS-Einheiten sind so konzipiert, dass sie die strengen Anforderungen an Sicherheit, Stromqualität und Effizienz in Energieversorgungssystemen und kommerziellen Systemen erfüllen.
Unter Leistungsreduzierung versteht man die Verringerung der Leistung, die ein Batterie-Energiespeichersystem (BESS) im Vergleich zu seiner Nennkapazität (rated capacity) liefern kann. Diese Reduzierung kann beabsichtigt oder aufgrund von Faktoren wie Umgebungsbedingungen, betrieblichen Zwängen oder konstruktiven Einschränkungen erforderlich sein. Infolgedessen kann die tatsächliche Energieverfügbarkeit des Systems geringer sein als erwartet, was sich auf seine Leistung, Zuverlässigkeit und Fähigkeit zur Erfüllung der Netzanforderungen auswirkt. Die Auswirkung der Leistungsreduzierung wird häufig anhand einer Leistungsreduzierungskurve dargestellt, die veranschaulicht, wie die Leistungsabgabe mit zunehmenden Einflussgrößen abnimmt. Um die reduzierte Ausgangsleistung zu bestimmen, wird die Nennleistung um einen Derating-Faktor angepasst. Wenn ein Batteriesystem beispielsweise eine Nennleistung von 100 kW hat und ein Derating-Faktor von 15 % eintritt, liegt die tatsächlich nutzbare Leistung bei 85 kW.
Ein Typ von Batteriezellen, der eine rechteckige oder quadratische Form hat und in einem Hartmetall- oder Kunststoffgehäuse untergebracht ist. Prismatische Zellen werden häufig in Energiespeichersystemen und Elektrofahrzeugen verwendet.
Preußischblau ist ein tiefblaues Pigment mit der chemischen Formel Fe4[Fe(CN)6]3. In Batterieanwendungen wird es in Form einer Verbindung verwendet, die als "Preußischblau-Analoga" oder "Preußischblau-Derivate" bekannt ist. Es wird in den Kathoden von Natrium-Ionen-Batterien verwendet, wo seine einzigartige Struktur mehrere Vorteile bietet. Die Stabilität in Verbindung mit der Kosteneffizienz der Materialien macht Preußischblau zu einer vielversprechenden Option für groß angelegte Energiespeichersystemen, z. B. für die Netzspeicherung, bei der eine lange Batterielebensdauer und niedrige Kosten entscheidend sind. Darüber hinaus könnten auf Preußischblau basierende Batterien, die sich noch in der Entwicklungsphase befinden, schließlich auch in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, insbesondere in preisgünstigeren Modellen.
Der Wirkungsgrad eines Batteriesystems wird berechnet, indem die abgegebene Energie durch die zugeführte Energie über einen vollständigen Lade-/Entladezyklus geteilt wird.
Die rückgewinnbare Energie ist der Teil der verlorenen Kapazität, der durch die Behebung bestimmter, reversibler Probleme im System wiederhergestellt werden kann, z. B. schwache Zellen, Ungleichgewichte im Ladezustand oder nicht funktionsfähige Komponenten. Im Gegensatz zu irreversiblen Verlusten durch Alterung stellt die rückgewinnbare Energie die Lücke zwischen der aktuellen Leistung und dem dar, was das System liefern könnte, wenn diese korrigierbaren Faktoren behoben würden.