Es gibt viele verschiedene Arten, den State of Health von Batterien zu definieren. Die gebräuchlichste ist, die aktuelle Kapazität ins Verhältnis zur ursprünglichen Kapazität zu setzen. Eine Batterie gilt normalerweise als verschlissen, wenn dieser Wert unter 80 Prozent liegt. Mithilfe von NOVUM-Technologie können solche Batterien allerdings oftmals noch ein zweites Leben erhalten, zum Beispiel in einem Batteriespeicher.
Eine zweite Möglichkeit ist, den State of Health von Batterien über den Innenwiderstand von Batterien zu definieren. Auch hier gilt eine Batterie als verschlissen, sobald bestimmte Kennwerte überschritten sind.
Die dritte Art, den State of Health von Batterien zu definieren, ist, die ersten beiden Herangehensweisen miteinander zu kombinieren. Diese Definition wird in etwa zehn Prozent der Fälle genutzt und ist z. B. in der Automobilbranche recht gebräuchlich.
Bestimmung des State of Health von Batterien
Den State of Health von Batterien korrekt zu messen, ist alles andere als trivial. Um valide Werte zu generieren, kommt es vor allem darauf an, bei jeder Messung die gleichen Bedingungen zu schaffen, z. B. hinsichtlich Temperatur, Ladezustand (Spannung) oder der Lade- und Entladerate.
Standard-SoH-Test mit konventionellen Methoden
Folgt man der gebräuchlisten SoH-Definition über die (Rest-)Kapazität, kann diese näherungsweise nachgemessen werden, indem eine Batterie erst vollständig geladen und dann entladen wird. Bei diesem Standard-Kapazitätstest wird während des Entladens ermittelt, wie viel Ladung aus der Batterie einnehmbar ist. Das Ergebnis wird mit der ursprünglichen Kapazität der Batterie ins Verhältnis gesetzt und herauskommt ein SoH-Wert in Prozent. Dabei ist entscheidend, unter welchen Bedingungen der Test vorgenommen wird und wie schnell, d. h. mit welcher C‑Rate, die Batterie be- und entladen wird, denn nur dann sind die Ergebnisse verschiedener Tests und Batterien vergleichbar. Automotive-Standard für solche Kapazitätstests ist eine Lade-/Entladerate von auf 0,2 C.
So einfach diese Methode ist, so problematisch ist in der Regel die Testdauer, denn für einen einzigen Batterietest braucht man in diesem Fall fünf bis zehn Stunden. Das ist kostspielig und ineffizient. Dazu sind die Ergebnisse für bestimmte Einsatzzwecke nicht besonders aussagekräftig, z. B. wenn es darum geht, herauszufinden, ob eine Batterie noch für den Einsatz im Batteriespeicher geeignet ist, denn dort wird normalerweise mit 1 C be- und entladen.
Bestimmung des State of Health von Batterien mithilfe KI-basierter NOVUM-Technologie
Bei NOVUM bestimmen wir den State of Health von Batterien mithilfe von Impedanzspektroskopie und Künstlicher Intelligenz. Diese Art, den SoH zu ermitteln, ist schneller und kostengünstiger als die konventionellen Methoden.
Wir führen zwar auch Kapazitäts- und Innenwiderstandsmessungen durch, benötigen diese aber nur, um unsere KI zu trainieren. Dabei testen wir immer mit genau der C‑Rate, die für die Second-Life-Anwendung der Batterie, z. B. im Batteriespeicher, ebenfalls angewendet werden soll. Wir können das, weil wir Batterien während der Kapazitätstests permanent überwachen und sofort abschalten, wenn Unregelmäßigkeiten festgestellt werden. So sind Batterietests auch bei höheren C‑Raten sicher möglich.
Was wirkt sich schädlich auf den State of Health von Batterien aus?
Schon mit der Produktion zeichnet sich jede Batterie durch eine bestimmte Alterungsneigung aus. Die Qualität der Materiealien und Prozesse wirkt sich später darauf aus, wie gut der State of Health von Batterien ist und wie schnell er sich verschlechtert. Besonders entscheidend sind die Reinheit der Materialien in den einzelnen Zellen, die Luftfeuchtigkeit bei der Produktion sowie die Homogenität und die Formierung der Zellen.
Batterien altern sowohl bei der Nutzung als auch bei der Lagerung. Das heißt, selbst wenn eine Batterie nur schonend oder sogar gar nicht verwendet wird, verschlechtert sich ihr State of Health im Laufe der Zeit (Kalendarische Alterung). Im Sinne von Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit ist es empfehlenswert, diesen Verschleißprozess zu verzögern und zu kontrollieren.
Unsere KI-basierte Technologie hilft Ihnen dabei, den Einsatz von Batterien entsprechend ihres Zustands und ihrer Historie so zu gestalten, dass Sie das Maximum aus jeder Zelle herausholen können. Gleichzeitig sorgen wir mit unserer KI dafür, dass Sicherheitsrisiken ausgeschaltet werden, indem wir Batterien z. B. im Batteriespeicher rund um die Uhr überwachen.
Konkret bedeutet das z. B., genau zu prüfen, wie oft eine Batterie in einem bestimmten Prozess tatsächlich geladen und entladen werden sollte, um die zyklische Alterung zu verzögern und vor allem Tiefentenladung und Überladung zu vermeiden, da beides der Batterie schadet. Es heißt auch, Temperaturschwankungen und Feuchtigkeit bei der Nutzung und Lagerung zu vermeiden, um einem plötzlichen Leistungsabfall vorzubeugen. Mithilfe des KI-basierten Monitorings von NOVUM können Batterien bis zu einer Kapazität von nur noch 50 Prozent weiterhin im Batteriespeicher verwendet werden.
Verschlechtert sich der SoH-Wert von Batterien linear?
Nein, der State of Health sinkt am Anfang langsam und ab einem Kipppunkt, der ungefähr bei einer Kapazität von 80 Prozent liegt, plötzlich rapide. Viele Unternehmen sortieren Batterien deshalb an dieser Stelle aus, obwohl sie noch weiterverwendet werden könnten.
Mit unserer Technologie ermöglichen wir Ihnen, diese wertvollen, noch funktionsfähigen Batterien weiterhin zu nutzen. Der Schlüssel ist zum einen, von einer normalen zu einer schonenden Nutzung zu kommen, und zum anderen, die Batterie rund um die Uhr zu kontrollieren, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit der entsprechenden Anlagen zu gewährleisten.
