Was war der ausschlaggebende Grund, den Standort Hoyerswerda auf Batteriereparatur zu spezialisieren?
2019 hat Leadec einen Auftrag zur Vormontage von Batteriegehäusen erhalten von einem Unternehmen aus Kamenz. Wir haben uns in einem Umkreis von 50 km umgesehen und in Hoyerswerda ein für den Hochvoltbereich optimal geeignetes Gebäude gefunden.
Seit September 2022 übernehmen wir für einen großen Automobilhersteller die Reparatur von Hochvolt-Batterien aus Elektrotransportern, die aus ganz Europa zu uns kommen. Dadurch konnten wir umfangreiche Erfahrung im Bereich Batteriereparatur aufbauen und sind ein Pionier in der Reparatur von Batterien im industriellen Maßstab. Wer mehr erfahren möchte, kann gerne in unserem Whitepaper „Die Reparatur von Lithium-Ionen-Batterien“ nachlesen.
Mittlerweile hat sich Sachsen zu einem echten Hotspot für Elektromobilität entwickelt, hier gibt es viele spannende Unternehmen und Initiativen. Und es ist in dieser Region gut möglich, qualifiziertes Personal zu finden.
In welchen Anwendungsbereichen kommen reparierte Batterien typischerweise zum Einsatz und wie lange sind sie dort erfahrungsgemäß noch im Betrieb?
Ist die Ursache für einen Fehler erkannt, wird die Entscheidung über den weiteren Einsatz anhand einer Wirtschaftlichkeitsprüfung getroffen. Entscheidende Faktoren sind der Reparaturaufwand, die Ersatzteilkosten sowie die verbleibenden Ladekapazität der Module. Für den weiteren Einsatz im Fahrzeug müssen nach der Reparatur mindestens 80 Prozent der Ladekapazität wieder erreicht werden. Von den seit 2022 von uns reparierten Batterien sind alle noch im Einsatz, wir gehen davon aus, dass sie noch mehrere Jahre verwendet werden können.
Erreicht eine Batterie keine 80 Prozent Ladekapazität mehr, bleiben Reuse-Anwendungen. Die Verwendung von automobilen Batterien oder Modulen als Speicher in der Energiebranche ist etabliert, beispielsweise um als Zwischenspeicher Netzschwankungen auszugleichen.
Welche Fehlerbilder begegnen Ihnen bei der Batteriereparatur am häufigsten?
Leadec repariert Batterien, die aus ganz Europa nach Hoyerswerda kommen. Wenn sie wieder zurück ins Fahrzeug gehen sollen, bleiben für Transport und Reparatur insgesamt nur 72 Stunden Zeit. Die Zahl der Reparaturen steigt mit den Zulassungszahlen, insgesamt erweisen sich die Batterien jedoch als sehr robust.
Aktuell liegen uns rund 230 bekannte batteriespezifische Fehlerbilder vor. Die Datenauswertung zeigt, dass in der Vergangenheit elektrische und elektronische Fehler den überwiegenden Teil der Reparaturen ausmachten. Sehr häufig fallen beispielweise die Schütze aus, vermutlich durch die hohe Strombelastung der Kontakte. Eine häufige Fehlerursache sind auch Steckverbindungen, die sich lockern. Wie sich die elektrochemischen Komponenten – also Module und Zellen – mittel- bis langfristig verhalten, bleibt abzuwarten.
Wie läuft eine typische Reparatur ab – von der Diagnose bis zur End-of-Line-Prüfung?
Die Fehleranalyse und Bestimmung der Ursache erfolgen in zwei Stufen. Zunächst findet eine optische Begutachtung der Fahrzeugbatterie statt, um äußere Beschädigungen, Kühlmittelaustritt oder ähnliches festzustellen. Sofern keine äußeren Beschädigungen sichtbar sind, folgen die vollständige Fehlerdiagnose und Analytik.
Danach erfolgt die Öffnung der Batterie. Hierzu muss zunächst die Kühlflüssigkeit abgelassen und der Korrosionsschutz an den Verschraubungen des Gehäuses entfernt werden. Das Herunterkühlen der Batterie auf –20 °C vereinfacht die Entnahme. An der offenen Fahrzeugbatterie erfolgt erneut eine Sichtkontrolle aller Komponenten sowie die Prüfung des Schützes, der Verkabelung und der Stromschienen.
Je nach Ergebnis der Fehlerdiagnose werden anschließend die defekten Komponenten ausgetauscht, beispielsweise das BMS, Stromsensoren oder Module. Der Austausch defekter Zellen kann auf Modul- oder Zellebene erfolgen, und zwar sowohl bei Hardcase- als auch bei Pouchzelltypen.
Nach dem Tausch der defekten Komponenten werden alle elektrischen Anschlüsse wiederhergestellt. Anschließend werden die Verschraubungen wieder angebracht und das Gehäuse wird mit Kühlflüssigkeit befüllt. Die Dichtigkeitsprüfung erfolgt durch das Einblasen von Formiergas und anschließendem Schnüffelsondentest, um eventuelle Austrittsstellen sicher zu lokalisieren.
Ist diese Prüfung erfolgreich, wird der Korrosionsschutz an den Verschraubungen aufgebracht und die Batterie der abschließenden End-of-Line-Prüfung unterzogen. Der gesamte Reparaturprozess wird für eine spätere Rückverfolgbarkeit lückenlos dokumentiert – von der Anlieferung über die Fehlerdiagnose und Instandsetzung bis hin zur Abschlussprüfung und dem Versand.
Wie stellen Sie sicher, dass ein reparierter Speicher dauerhaft zuverlässig funktioniert, auch wenn der ursprüngliche Defekt zunächst als behoben gilt? Gibt es Maßnahmen zur Nachverfolgung im Betrieb?
Leadec nutzt eine selbstentwickelte Software für die Dokumentation. In dieser werden für jeden Reparaturvorgang alle relevanten Batterie- und Prüfdaten hinterlegt. Dazu zählen unter anderem die Batterie-ID und ermittelte Fehlercodes, Prüfprotokolle und Fotos vom Wareneingang und von allen Beschädigungen. Zugleich erfolgt eine umfassende Bauteildokumentation aller defekten und neuen Teile. Auch die Drehmomentwerte der Verschraubungen und die Ergebnisse der Dichtigkeitsprüfung finden Eingang in die Dokumentation. Zuletzt erfolgt die End-of-Line-Prüfung entsprechend der Herstellervorgaben, danach übernimmt das BMS wieder. Bislang sind uns keine Ausfälle bei reparierten Speichern bekannt.
Welche Rolle spielen die vom BMS bereitgestellten Betriebsdaten für die Fehlerdiagnose und wie gut lassen sich damit Fehler systematisch erkennen?
Das BMS weiß alles: Strom, Spannung, Temperatur, Anzahl der Ladezyklen und noch viele weitere Dinge. Die Aussagekraft dieser Daten ist sehr hoch. Mit einer Wahrscheinlichkeit von etwa 80% lässt sich aus den BMS-Daten herauslesen, welcher Fehler vorliegt, wenn die entsprechende Expertise vorliegt. Bei den anderen Batterien ist entweder das BMS nicht ansprechbar oder es sind noch weitere Diagnosen notwendig, um beispielsweise einen defekten Sensor aufzuspüren.
Für ein vollständiges Fehlerbild kommen sowohl batterietypübergreifende digitale Messtechnik als auch Diagnosegeräte der Batteriehersteller zum Einsatz. Aus den Ergebnissen werden batteriespezifische Fehlerbildkataloge erstellt, die bei weiteren Analysen zum Abgleich herangezogen und laufend ergänzt werden.
Sehen Sie Potenziale in tieferer Analytik, z. B. auf Zell- oder Modulebene, um präzisere Aussagen zu treffen oder wiederkehrende Fehlermuster zu erkennen?
Bei der Fehlerdiagnose ist eine Analyse der Batterie bis auf Zellebene möglich hinsichtlich Spannung, Stromstärke, Kapazität und Temperatur. Diese Daten können zur Entscheidung über den weiteren Einsatz im Fahrzeug oder in Second-Life-Anwendungen herangezogen werden. Zusätzlich ist im Rahmen der Reparatur eine vorausschauende Empfehlung zum Austausch bestimmter Module möglich, die in Kürze an ihre Leistungsgrenze stoßen werden. So lassen sich Folgereparaturen verringern.
Es gibt verschiedene Ansätze, um in das Zellinnere zu schauen: Impedanzspektrographie, Tomographie oder Röntgen. Diese Verfahren kommen zum Einsatz, wenn sich der Zustand der Zelle aus den Daten nicht beurteilen lässt. Durch sie lassen sich z.B. Dentriden aufspüren oder klären, warum sich ein Widerstand verändert hat.
Wir sehen großes Potenzial, damit die Wartungsmaßnahmen in der Zukunft abzuschätzen und für die vorbeugende Instandhaltung. Insbesondere bei stationären Stromspeichern wird es dafür immer mehr Bedarf geben.
Wo sehen Sie aktuell die größten Herausforderungen in der Batteriereparatur?
Die Zahl der E‑Autos auf den Straßen entwickelt sich langsamer als erwartet, gleichzeitig halten die Batterien deutlich länger als von vielen Experten vorhergesagt. Aus dieser Kombination ergibt sich ein noch recht niedriges Reparaturaufkommen.
Bei der Reparatur selbst bereitet teilweise der Aufbau der Batterien Probleme, dies ist insbesondere bei älteren Batterien der Fall. Ihr Design macht eine Reparatur praktisch unmöglich, da z.B. Bauteile durch Verklebung nicht mehr wiederverwendbar sind, nachdem die Batterie geöffnet wurde.
Wie wichtig ist ein kontinuierliches Monitoring nach der Reparatur für Sie, insbesondere mit Blick auf Sicherheit, Performance und Reklamationen?
Es wäre sehr interessant für uns, die Lifetime-Daten einer Batterie zu haben, um daraus vorbeugende Instandhaltungsmaßnahmen abzuleiten. Dies ist vor allem bei stationären Speichern wichtig. Ein wichtiger Indikator ist etwa die kontinuierliche Temperaturüberwachung, auch im Hinblick auf die Sicherheit.
Sie haben ja bereits Erfahrung mit dem NOVUM Battery Analyzer gesammelt. Was hat Sie dabei besonders überzeugt? Und wo könnten Sie sich den Analyzer künftig noch stärker im Einsatz vorstellen?
NOVUM verfügt über langjährige Erfahrung bei Testsystemen. Uns hat vor allem die sehr einfache Benutzbarkeit überzeugt, das ist ein entscheidender Punkt in der Anwendung für unsere Mitarbeitende. Nur ein Mausklick – den Rest macht das System. Dank KI geht es auch sehr schnell, so erhalten wir in kürzester Zeit ein genaues Bild des aktuellen Batteriezustands. Wir würden den Teststand gerne noch häufiger einsetzen, wenn entsprechende Projekte vorliegen.
