Dr. Peter Keil – Ihr Experte für Lithium-Ionen-Batterien

Bayerischer Energiepreis 2020

Am 22.10.2020 wurde ich vom Bayerischen Energieminister Hubert Aiwanger mit dem Bayerischen Energiepreis 2020 in der Kategorie Energieforschung – Nachwuchsförderpreis ausgezeichnet. Der Preis ist für mich eine große Ehre und es freut mich sehr, dass meine Doktorarbeit einen solch positiven Anklang findet.

Zum Bayerischen Energiepreis 2020

Doktorarbeit: “Aging of Lithium-Ion Batteries in Electric Vehicles”

(c) Bayern Innovativ/Astrid Schmidhuber

Battery Dynamics GmbH

Um Batterieforscher und die Industrie besser dabei unterstützen zu können, das Alterungsverhalten ihrer Batterien schneller und genauer zu bestimmen, habe ich 2018 die Battery Dynamics GmbH gegründet. Hier entwickeln wir spezielle Batterietestgeräte, mit denen sich dank einer besonders hohen Präzision die Lebensdaueruntersuchungen bei Lithium-Ionen-Batterien erheblich verkürzen lassen. Außerdem können verschiedene Alterungsmechanismen identifiziert werden ohne die Batteriezellen in einem Chemielabor öffnen zu müssen.

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Dr. Peter Keil

Aktuelle Herausforderungen

Lithium-Ionen-Batterien werden immer leistungsfähiger. Bei gleicher Batteriegröße kann zunehmend mehr Energie gespeichert werden. Dies ermöglicht es beispielsweise, immer höhere Reichweiten bei Elektrofahrzeugen zu erzielen.

Dennoch sind zentrale Punkte noch weiter zu verbessern. Nur so lassen sich Batteriesysteme entwickeln, die in den verschiedenen Anwendungen wie Elektromobilität und stationäre Energiespeicher einen bestmöglichen Nutzen bieten.

Ladedauer

fast charging

Ein schnelles Wiederaufladen der Batterien ist in vielen Anwendungsbereichen von großer Bedeutung.

Mit schnellladefähigen Batterien lassen sich Elektrofahrzeuge innerhalb weniger Minuten wieder auf 50-80% aufladen.

Problematisch ist jedoch, dass sich das Schnellladen in der Regel negativ auf die Batterielebensdauer auswirkt.

Alterung der Batterien

Alterung

Eine ausreichend lange Lebensdauer ist von zentraler Bedeutung, um wirtschaftlich rentable Batteriesysteme zu entwickeln.

Eine Verbesserung der Lebensdauer ohne steigende Kosten ist eine Zielsetzung für die Batterieentwicklung in den kommenden Jahren.

Hierfür ist es notwendig, die Alterungsprozesse in den Batterien noch besser zu verstehen.

Tieftemperatur-Verhalten

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Die verfügbare Energiemenge einer Lithium-Ionen-Batterie und die mögliche Spitzenleistung nehmen bei tiefen Temperaturen erheblich ab.

Außerdem tritt eine verstärkte Schädigung der Batterien bei höheren Strömen auf.

Um auch in Wintermonaten ausreichende Reichweiten bei Elektrofahrzeugen zu erzielen, ist eine Verbesserung der Tieftemperatur-Eigenschaften notwendig.

Über mich

Ich bin ein begeisterter Ingenieur und widme mich seit über 8 Jahren mit voller Energie dem Themenbereich Lithium-Ionen-Batterien. In meiner Doktorarbeit habe ich mich intensiv mit der Alterung von Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen auseinander gesetzt.

Mich treibt es an, das Verhalten der Batterien immer genauer zu verstehen und für die aktuellen technischen Herausforderungen effektive, elegante und effiziente Lösungen zu finden. Hierfür schrecke ich nicht davor zurück, selbst aufwendige Messreihen durchzuführen oder Spezial-Messtechnik zu entwickeln.

Mein Ziel ist es, mit meinem Wissen und meinen Werkzeugen möglichst vielen dabei zu helfen, ein besseres Verständnis für Lithium-Ionen-Batterien zu erhalten und so in kürzerer Zeit leistungsfähigere und haltbarere Batteriesysteme zu entwickeln.

Dr. Peter Keil

Dr. Peter Keil

Moderne Messverfahren

Moderne Hochleistungs-Batterien verlangen nach zeitgemäßen Testverfahren.

Während sich die Energie- und Leistungsdichten der Lithium-Ionen-Batterien in den letzten Jahren kontinuierlich gesteigert haben, gab es im Bereich der Batteriemesstechnik nur wenig Verbesserungen.

Hier gilt es, die Potentiale neuer Messelektronik-Komponenten konsequenter auszunutzen und mit höher auflösender Messtechnik genauere Messungen zu erhalten und zusätzliche Erkenntnisse zu gewinnen.

High Precision Coulometry

High Precision Coulometry (HPC)

Hochauflösende Strommessung und präzise Langzeitintegration der eingeladenen und entnommenen Ladungsmengen ermöglichen die Detektion bereits geringster Nebenreaktionen.

Die Nebenreaktionen lassen sich außerdem den einzelnen Elektroden zuordnen.

Differential Voltage Analysis

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Die Ableitung des Zellspannungsverlaufs bei einer Ladung oder Entladung mit konstantem Strom liefert ein charakteristisches Spektrum mit verschiedenen Steigungen und Peaks.

Die einzelnen Merkmale des Spektrums lassen sich den einzelnen Elektroden zuordnen. So können die auftretenden Alterungseffekte einer Anoden-Schädigung, einer Kathoden-Schädigung oder einem Verlust an zyklisierbarem Lithium zugeordnet werden.

Elektrochemische Impedanzspektroskopie

Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS)

Hiermit lassen sich Veränderungen im Impedanzverhalten einer Lithium-Ionen-Batterie zuverlässig erfassen.

Ein Vergleich zwischen Vollzellmessungen und Halbzellmessungen ermöglicht die Zuordnung einzelner Frequenzbereiche zur jeweilig dominierenden Elektrode.

Dienstleistungen und Messgeräte

Gerne unterstütze ich Sie und Ihr Unternehmen bei aktuellen und zukünftigen Batterie-Projekten.

Über das Kontaktformular am Ende der Seite können Sie mir eine Nachricht senden, so dass ich mit Ihnen Kontakt aufnehmen kann.

Dr. Peter Keil

Schulungen

Batterie-Seminare für jeden Wissensstand:

Grundlagen-Seminare für Einsteiger
Fortgeschrittenen-Seminare
(z.B. zur Batterievermessung)
Experten-Seminare
(z.B. zur Batteriealterung)

Die Seminare zur Schulung Ihrer Mitarbeiter werden speziell an Ihre Bedürfnisse angepasst.

Beratung

Beispiele für Beratungsleistungen:

Auswahl geeigneter Zelltypen
Vermessung von Batterien
Konzeption, Durchführung und Auswertung von Alterungsstudien
Aufbau und Parametrierung von Batteriemodellen

Holen Sie sich kompetente Unterstützung in Ihr Team!

Spezial-Messtechnik

Innovative Messgeräte für

High Precision Coulometrie

Hilfreiche Auswertetools für

Differential Voltage Analysis
Elektrochemische Impedanzspektroskopie