Farasis Energy unterstützt Forschung zur Auf- wandsreduzierung für innovative Batteriesysteme

Frickenhausen bei Stuttgart, 15. Februar 2023 – Die Entwicklung von strukturellen Batteriepacks kann sowohl die gravimetrische als auch die volumetrische Energiedichte von Batterien erhöhen, um Effizienzsteigerungen von bis zu 20 Prozent zu erreichen. Somit wird eine schnellere Markteinführung bei gleichzeitiger Reduzierung der Anzahl der benötigten Komponenten ermöglicht.

Darüber hinaus bietet ein strukturelles Batteriepack Funktionen, die früher vom Fahrzeugchassis übernommen wurden, wie etwa die Gewährleistung von Steifigkeit, Festigkeit oder die Absorption von Aufprallenergie. Ein höherer Integrationsgrad der Zellen kann den mechanischen Wirkungsgrad der Batterie unterstützen. Dies kann durch die direkte Integration von Zellen in ein Pack ohne die Verwendung von Modulen erreicht werden, das so genannte Cell-to-Pack-Konzept, welches in strukturellen Batteriesystemen verwendet wird.

Das vom Bund finanzierte Projekt PEAk-Bat zielt darauf ab, solche neuartigen Ansätze für die virtuelle Absicherung von Batteriesystemen zu erforschen. Damit soll die Anzahl der Batterietests im Entwicklungsprozess reduziert und Fehler vermieden werden, die für die nachfolgenden Produktionsschritte entscheidend sind. Kostensenkungen für Prototypen können so ebenfalls erzielt werden.

Diese Initiative wurde vor kurzem gestartet und ist auf 3 Jahre angelegt. Innerhalb dieses Zeitraums bündeln neben dem Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen University und Farasis Energy Europe weitere namhafte Industrieunternehmen ihre Kompetenzen.

Farasis Energy Europe unterstützt das Projekt mit der Analyse und Bewertung verschiedener Batteriesysteme sowie der Spezifikation von Anforderungen an zukünftige Batteriesysteme. Das Unternehmen ist auch für die Analyse der Herstellungsprozesse von strukturellen Batteriesystemen verantwortlich, um den Testaufwand zu reduzieren.

Farasis Energy Europe ist Teil des vom Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz finanzierten Projekts PEAk-Bat, das innovative Testmethoden und Entwicklungen erforscht, um den Aufwand für strukturelle Batteriesysteme zu reduzieren. Gleichzeitig sollen Effizienzsteigerungen und eine schnellere Markteinführung ermöglicht werden.

In dieser auf 3 Jahre angelegten Initiative sind neben dem Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen University weitere namhafte Partner wie zum Beispiel Ford, Trumpf, TÜV Rheinland Automotive Component Testing, SCIO Technology und ACTS Advanced Car Technology Systems involviert.

Strukturelle Batteriesysteme steigern Effizienz und Time-to-Market bei geringeren Kosten
“Ein strukturelles Batteriesystem ersetzt die grundlegende dreigliedrige durch eine zweigliedrige Struktur”, sagt Dr. Stefan Bergold, General Manager bei Farasis Energy Europe. “Die dreigliedrige Struktur besteht aus Zellen, die in Module eingebaut, welche wiederum in Packs verbaut werden. Bei der zweigliedrigen Struktur kann die Modulebene durch die Integration der Batteriezellen direkt in das Pack-Gehäuse ersetzt werden; der sogenannte Cell-to-Pack-Ansatz.”

Darüber hinaus bietet ein strukturelles Batteriepack Funktionen, die früher vom Fahrzeugchassis übernommen wurden, wie z. B. die Bereitstellung von Steifigkeit und Festigkeit oder die Absorption von Aufprallenergie. Ein höherer Integrationsgrad der Zellen kann den mechanischen Wirkungsgrad der Batterie unterstützen.

Dieser Ansatz kann den Gesamtwirkungsgrad erhöhen, sowohl die gravimetrische Energiedichte um bis zu 15 Prozent als auch die volumetrische Energiedichte um bis zu 20 Prozent. Gleichzeitig wird die Anzahl der Komponenten und damit die Kosten reduziert.
Im Rahmen von “PEAk-Bat” soll nun ein strukturelles Batteriesystem als Demonstrator entwickelt werden.

Neuartige Ansätze für die virtuelle Absicherung, um Fehler und Kosten zu reduzieren
Das Projekt geht jedoch über diesen Demonstrator hinaus. Es zielt darauf ab, neuartige Ansätze für die virtuelle Absicherung von Batteriesystemen zu erforschen, um die Anzahl der Batterietests im Entwicklungsprozess sowie die Kosten für Prototypen zu reduzieren.
Es soll daher eine Methodik zur Bewertung der Prüfnotwendigkeit bei Änderungen an Batteriesystemen entwickelt werden. In der Folge sollen mehrere Demonstratoren und Prüfstände struktureller Batteriesysteme errichtet, Prüfmethoden zur Zellsicherheit validiert und verschiedene Absicherungstests durchgeführt werden.

“Durch eine frühzeitige Absicherung mit Hilfe von künstlicher Intelligenz lassen sich für die nachfolgenden Produktionsschritte entscheidende Fehler reduzieren und Prototypenkosten senken”, sagt Konstantin Sasse, Projektverantwortlicher des Lehrstuhls PEM. “Möglich wird das durch die Einsparung von Testzeiten, was eine schnellere Entwicklung neuartiger Batteriesysteme und somit einen früheren Markteintritt ermöglicht”, ergänzt PEM-Oberingenieur Christian Offermanns.

Erforschung zukünftiger Anforderungen an Batteriesysteme und Analyse von Fertigungsprozessen
“Farasis Energy Europe ist an zwei Arbeitsprojekten beteiligt, um diese Initiative zu unterstützen”, erklärt André Gronke, Head of Overseas Product Development des Unternehmens. “Nach einem ganzheitlichen Systems- Engineering-Ansatz ist die Analyse der Anforderungen an zukünftige Batteriesysteme sowohl aus Kunden- als auch aus Regulierungssicht ein wichtiger erster Schritt. Zum einen unterstützen wir die Evaluierung verschiedener Konzeptansätze mit unserer bewährten Erfahrung aus globalen Automotive- und Non-Automotive-Kundenprojekten. Zum anderen sind wir an der Analyse und Optimierung der Herstellungsprozesse für strukturelle Batteriesysteme beteiligt.”

Er fährt fort: “Gemeinsam mit den Projektpartnern entwickeln wir Bewertungskriterien für die Beurteilung von Batteriesystemen auf Basis unterschiedlicher Anwendungen. Dies sind beispielsweise Herstellbarkeit, Integration, Wiederverwendbarkeit/ Reparaturfähigkeit, Aspekte der Lieferkette, Logistik und Kosten. Dabei profitieren wir von der Vielfalt der Projektpartner, die sowohl große Unternehmen als auch Start-ups repräsentieren, darunter ein OEM, ein Werkzeughersteller, ein Prozess-, Prüf- und Zertifizierungsunternehmen sowie ein Zell- und Batteriehersteller.”

Farasis bringt seine Erfahrung und sein Fachwissen in Bezug auf globale Trends ein und bewertet das Konzept der Bauraumderivate in Bezug auf die Gesamtsystemintegration.
Ein weiteres Projekt ist die Produktionsanalyse von strukturellen Batteriesystemen. Farasis bewertet Prozessanhänge für die Herstellbarkeit von strukturellen Batteriesystemen (Zelle und System), untersucht verschiedene moderne und zukünftige Konstruktionsmethoden von Batteriesystemen und deren Potenzial. Im Zusammenhang mit der Batterieherstellung ist auch die Notwendigkeit von Tests während des Produktionsprozesses zu sehen, sowohl zu Charakterisierungszwecken als auch um zu vermeiden, dass ein Produkt, das nicht der abgestimmten Spezifikation entspricht, die Kundenanlage erreicht. Die Verringerung und Vereinfachung des Aufwands wird die Produktionszeit, den Platzbedarf der Fabrik und die Gesamtkosten optimieren.

Initiativen wie PEAk-Bat werden immer wichtiger, um die globalen CO2- Emissionsziele zu erreichen und Energiespeichersysteme wie Batterien als Alternative zu den knapper werdenden fossilen Brennstoffen zu positionieren. “Im Verkehrssektor werden elektrifizierte Fahrzeuge immer beliebter, um den CO2-Fußabdruck zu verringern”, so Bergold. “Eine der größten Herausforderungen der Elektromobilität sind die höheren Kosten im Vergleich zu konventionell angetriebenen Fahrzeugen. Die PEAk-Bat- Initiative könnte eine Möglichkeit sein, Kosten zu senken und gleichzeitig die Effizienz zu steigern. Wir sind stolz darauf, mit unserer Expertise als führender Entwickler und Hersteller von Hochleistungs-Lithium-Ionen- Batterietechnologie und Pouch-Zellen für die Elektromobilität und andere Stromspeicheranwendungen zu dieser Initiative beizutragen.”

Über Farasis Energy
Farasis Energy ist Entwickler und Produzent von hochleistungsfähiger Lithium-Ionen- Batterietechnologie sowie Pouch-Zellen für die Elektromobilität und weitere Anwendungen der Stromspeicherung. Das 2002 in Kalifornien gegründete Unternehmen betreibt heute Forschungs- und Entwicklungszentren in China, Deutschland und den USA. Derzeit gibt es zwei Produktionsstätten in Ganzhou und Zhenjiang (China) mit einer aktuellen

Ansprechpartner für die Presse

Pressestelle Farasis Energy Europe

press@farasis.com + 49 7022 / 789 4484