Lebensdauer von Li-Ionen-Batterien

Derzeit kommen in Elektroautos nahezu ausschließlich Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz. Das Projekt MULTIBAT stellt die Vorhersage der Lebensdauer der Batterien in den Mittelpunkt.

Multiskalenmodelle und Modellreduktionsverfahren zur Vorhersage der Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien

Ziel des BMBF-Projektes: MULTIBAT

Die Entwicklung effizienter mathematischer Methoden zur Modellierung mehrphasiger und mehrskaliger Prozesse von Li-Ionen-Batterien.

 

Die Modellierung beinhaltet:

  • die stochastische Strukturmodellierung poröser Elektroden zur Generierung parametrisierter dynamischer Strukturmodelle basierend auf Bilddaten,
  • die mathematische Modellierung der zugrundeliegenden physikalischen und elektrochemischen Prozesse durch gekoppelte Systeme partieller Differentialgleichungen, 
  • deren effiziente hochaufgelöste Simulation mit modernen adaptiven Mehrskalenmethoden,
  • sowie die Modellreduktion der hochdimensionalen parametrisierten Mehrskalensysteme, um schnelle Parameterstudien, Sensitivitätsanalysen oder Unsicherheitsquantifikationen durchführen zu können.

Die Arbeiten fokussieren sich auf die adaptive Modellierung von Degradationsprozessen, die zu einer Veränderung der zugrundeliegenden geometrischen Struktur des porösen Elektrodenmaterials führen. Exemplarisch wird in diesem Projekt die lokale Abscheidung von metallischem Lithium untersucht.

Hauptaufgabe: Simulationsmethode zur Degradationsprädiktion

Im Rahmen des Projektkonsortiums war es unsere Aufgabe, die verschieden-skaligen und verschieden-dimensionalen mathematischen Algorithmen und Modelle, die im Rahmen des Projekts entwickelt werden, zu einer mathematischen Simulationsmethode zur Degradationsprädiktion von Li-Ionen-Batterien zu integrieren.

Hierbei wird beispielsweise an die an der WWU schon vorhandenen Schnittstellen für klassische RB-Methoden angeknüpft und Erweiterungen bzw. neue Schnittstellen geschaffen. Zudem werden aufbauend auf den am ITWM vorhandenen prototypischen Schnittstellen der Software BEST und der Plattform CoRheoS, die im Projekt entwickelten Modelle für die Multiskalen-Numerik und Modellreduktion verfügbar gemacht.

Projektleitung

Prof. Dr. Mario Ohlberger, Westfälische Wilhelms-Universität Münster

Industriepartner

Dr. Andres Pott, Deutsche ACCUmotive GmbH & Co. KG

 

Website Projekt MULTIBAT