Frühzeitige Sicherheitsbewertung anhand von vorhersagekräftigen Simulationen durch den Entwurf von Experimenten für die Parametrisierung der Modelle

Eine große Hürde für die weite Verbreitung der Elektromobilität ist die geringere Reichweite im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen. Die Reichweite kann über eine erhebliche Steigerung der Energiedichte, beispielsweise durch die Verwendung von neuen hochenergetischen Aktivmaterialien in der Zelle, vergrößert werden. Eine der größten Herausforderungen hierbei ist es, die Sicherheit der Zelle und des Hochvoltspeichers dabei mindestens auf dem gleichen Niveau zu halten wie heute. Eine Bewertung der Sicherheit von einzelnen Zelle, einem Verbund von Zellen oder des kompletten Speichers anhand von Experimenten ist zudem aufwendig und daher mit hohen Kosten verbunden. Diese Systemvalidierung ist außerdem erst zu einem fortgeschrittenen Zeitpunkt des Entwicklungsprozesses möglich, wodurch sich Korrekturmaßnahmen besonders zeit- und kostenintensiv gestalten.

Der grundlegende Gedanke dieses Projekts ist eine frühzeitige Sicherheitsbewertung anhand von vorhersagekräftigen Simulationen zu ermöglichen. Dazu werden kleinskalige Experimente entworfen, welche der Parametrisierung der Simulationsmodelle dienen. Der Nachweis der Aussagefähigkeit der entwickelten Modelle erfolgt im Rahmen des Projekts über eine Reihe verschiedener Validierungsversuche auf Zellebene. Dabei werden das Format der Zelle, eine Änderung des Materials und der Chemie berücksichtigt, wodurch diesbezüglich die Vorhersagegenauigkeit der entwickelten Methode validiert wird. Im Rahmen des Projektes liegt der Fokus auf der Modellierung des Verhaltens von Lithium-Ionen-Batterien unter mechanischer Deformation und den damit einhergehenden internen Kurzschlüssen sowie den exothermen Folgereaktionen.