Accu’s van elektrische voertuigen: hoe ouder ze worden, hoe veiliger ze zijn

Studies aan de TU Graz tonen aan dat hoe ouder een tractiebatterij van elektrische voertuigen (EV) is, hoe lager het gevaar dat deze vormt. Nu willen de onderzoekers en industriële partners parameters definiëren voor het latere gebruik van afgedankte batterijen.

Als onderdeel van het project SafeBattery heeft een team van de Technische Universiteit Graz (TU Graz) de afgelopen vier jaar onderzoek gedaan naar het gedrag van lithiumbatterijen in elektrische auto’s onder botsingsbelasting. “De prestaties van nieuwe batterijcellen zijn grotendeels bekend, dus we hebben de hele levenscyclus aangepakt”, legt projectmanager Christian Ellersdorfer van het Institute of Vehicle Safety uit. Samen met branchepartners als AVL, Audi en Daimler is onderzoek gedaan naar scenario’s die een accu in de loop van zijn levensduur kan ervaren: bijvoorbeeld trillingen en sterke acceleraties door parkeerhobbels, ernstige ongevallen en het constant opladen en ontladen van batterijen.

Veranderingen door opladen en ontladen

Met behulp van crashtests, simulatiemodellen en rekenmethoden konden de onderzoekers vaststellen dat trillingen en versnellingen het gedrag van accu’s nauwelijks beïnvloeden. Er werden echter grotere mechanische en elektrische veranderingen waargenomen als gevolg van het constant opladen en ontladen van de batterij. Op deze manier verouderde accucellen hebben een hogere stijfheid onder mechanische belasting. “Maar de veranderingen betekenen niet noodzakelijk dat batterijen met de jaren gevaarlijker worden. Integendeel. De som van de invloeden maakt ze na verloop van tijd veiliger omdat ze ook elektrische energie verliezen”, zegt Ellersdorfer. De onderzoeken van Ellersdorfer et al. Laten zien dat cellen met een sterk gereduceerd capaciteitsgehalte na een interne kortsluiting een verzwakt verloop van de zogenaamde thermal runaway hebben. Het verminderde energiepotentieel van verouderde batterijen verkleint dus de kans op accidentele batterijbranden.

Voordeel voor auto-industrie

Dankzij de onderzoeksresultaten weten fabrikanten nu wat ze van een batterijcel kunnen verwachten. Dat maakt materiaalbesparende ontwerpen en een grotere efficiëntie mogelijk, legt Ellersdorfer uit: “Tot nu toe werd de batterij zo geplaatst dat vervormingen in elk denkbaar scenario konden worden uitgesloten. Fabrikanten kunnen nu de installatieruimte beter benutten. En veiligheid controles op een nieuwe cel zijn geldig voor de levensduur van de batterij. “

Goedkeuring van EVB’s voor een tweede leven

In de tijdlijn van de levensduur van een batterij gaat het SafeBattery-consortium nu nog een stap verder. In het recent gelanceerde COMET-project SafeLIB worden de veranderingen in tractiebatterijen voor elektrische voertuigen samen met andere partners (LIT Law LAB, Infineon, Fronius, Mercedes) nog meer in detail onderzocht om veiligheidsfactoren te kunnen afleiden voor later gebruik. . “Gebruikte accu’s met een vermogen van 80 procent zijn niet meer geschikt voor elektrische voertuigen, maar wel zeer geschikt voor stationaire energieopslag of voor werktuigmachines. Voor het eerst bepalen we algemeen geldende parameters op het gebied van veiligheid.” zegt Ellersdorfer, terwijl hij het project beschrijft.

De onderzoekers gebruiken ’s werelds enige testbanktechnologie voor batterijveiligheid in het Battery Safety Center Graz, dat eind 2020 werd geopend. Daar kan de vroege levensduur van een batterijcel op een ongekend detailniveau worden onderzocht. Er wordt ook rekening gehouden met het wettelijke kader voor herbruikbaarheid (bijvoorbeeld de kwestie van aansprakelijkheid voor gevolgschade). Naast de zogenaamde ‘gezondheidstoestand’, die de bestaande restcapaciteit en prestaties van een batterijcel weerspiegelt, moet uiteindelijk een ‘veiligheidstoestand’ worden gedefinieerd, waarmee de veiligheidstoestand van een batterij kan worden beoordeeld over de hele levenscyclus. SafeLIB heeft een looptijd van vier jaar en loopt af in 2025. Het Oostenrijkse bureau voor onderzoeksbevordering FFG financiert het project met in totaal 6 miljoen euro.