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Referenzmessplatz für den Gesundheits- und Ladezustand von Li-Ionenbatterien

Wir haben Vergleichsmessungen mit Impedanzspektrometern verschiedener Hersteller durchgeführt. Dabei hat sich gezeigt, dass die Messergebnisse der Geräte in dem schwer zugänglichen, niedrigen Impedanzbereich von Hochenergie-Batteriezellen Abweichungen von bis zu 4 % im relevanten Frequenzbereich aufweisen. Batteriezellen für Elektroantriebe haben, per Definition, ihr Lebensende erreicht, wenn sich ihre Anfangskapazität um 20 % verringert hat. Will man die verbliebene Restkapazität mittels Impedanzspektroskopie messen, dann sind die durch die Impredanzspektrometer bedingten Messfehler daher viel zu groß, zumal noch weitere Unsicherheitskomponenten durch die Messung selbst hinzukommen, wie beispielsweise Ungenauigkeiten in der Temperaturbestimmung oder induktive Einflüsse.




Um den Messfehler ermitteln und ggf. korrigieren zu können, bedarf es geeigneter Normale, die auf das Internationale Einheitensystem (SI) zurückgeführt sind. Mit der Entwicklung mehrerer Referenzimpedanzen zur Kalibrierung von Impedanzspektrometern hat die PTB einen ersten wichtigen Schritt unternommen. Die Referenzimpedanzen sollen verschiedene Impedanzbereiche zwischen einem Ohm und 100 Mikroohm im Frequenzbereich von µHz bis hin zu einem kHz abdecken. Bislang können sie allerding nur als stabile Referenzen zum Vergleich verschiedener Impedanzspektrometer verwendet werden, da die verlässliche Rückführung auf die Normale des SI Systems noch nicht realisiert wurde. Zu diesem Zweck entwickelt die PTB derzeit ein Referenzspektrometer, dass auf den Frequenzbereich und die Impedanzen von Hochenergie-Li-Ionenbatteriezellen optimiert ist.