Nomenerklärung

Coulomb (Symbol: C, Chinesisch: Coulomb) ist die SI-Einheit der elektrischen Ladung und wird zur Messung der elektrischen Ladungsmenge verwendet. Im Bereich der Batterien ist Coulomb eine wichtige Einheit zur Angabe der Ladungsmenge, die von Batterien geladen und entladen wird: 1 Coulomb entspricht der Ladungsmenge, die von 1 Ampere in 1 Sekunde durchgelassen wird (1 C = 1 A × 1 s).

Die Coulomb-Zählung ist ein Algorithmus, der häufig zur Schätzung des Ladezustands (SOC) einer Batterie verwendet wird. Das Grundprinzip besteht darin, die verbleibende Batterieleistung durch Integration der Änderungen des Lade- und Entladestroms der Batterie im Laufe der Zeit zu berechnen.

Strom bezeichnet die Geschwindigkeit, mit der Ladung im Laufe der Zeit fließt. Er ist ein wichtiger Parameter zur Messung der Elektronenflussgeschwindigkeit während des Lade- und Entladevorgangs einer Batterie. Die Einheit ist Ampere (A).

In der Batterieindustrie bezeichnet „Zyklus“ den vollständigen Lade- und Entladevorgang einer Batterie. Ein Zyklus umfasst insbesondere das Laden (Energiezufuhr von außen) und das Entladen (Energieabgabe nach außen). Ein Zyklus bedeutet nicht zwangsläufig das Laden von 0 % auf 100 % und anschließende Entladen auf 0 %, sondern das Erreichen der Nennkapazität der Batterie durch die gesamte Lade- und Entladekapazität.
Die Anzahl der Zyklen ist ein wichtiger Indikator zur Messung der Batterielebensdauer. Nachdem eine Batterie mehrere Zyklen durchlaufen hat, nehmen ihre Kapazität und Leistung allmählich ab. Daher wird der Begriff „Zykluslebensdauer“ üblicherweise verwendet, um die Anzahl der Zyklen anzugeben, die eine Batterie durchlaufen kann, bevor ihre Kapazität auf einen bestimmten Prozentsatz (z. B. 80 %) ihres Ausgangswerts sinkt.

Zyklische Alterung bezeichnet das Phänomen, dass die Leistung von Batterien bei wiederholtem Laden und Entladen (d. h. mehreren Zyklen) allmählich nachlässt. Mit zunehmender Anzahl von Zyklen nimmt die Kapazität, Spannungsstabilität und Energieeffizienz der Batterie ab. Dieser Prozess
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Mechanische Beschädigung der Elektrodenmaterialstruktur

Die Elektrolytzersetzung erzeugt Nebenreaktionen;

Der SEI-Film (Solid Electrolyte Interface) bricht und baut sich wiederholt wieder auf;

Lithiumablagerung oder Verlust von aktivem Lithium.

Der Begriff „Zylinderzelle“ bezeichnet eine Batteriezellenstruktur mit zylindrischem Erscheinungsbild. Sie ist derzeit die am weitesten verbreitete Batterieform und wird häufig in Elektrowerkzeugen, Elektrofahrzeugen, Energiespeichersystemen, der Unterhaltungselektronik und anderen Bereichen eingesetzt.
Vorteile:
Hoher Standardisierungsgrad: hohe automatisierte Produktionseffizienz und gute Qualitätskonsistenz

Gute Wärmeableitungsleistung: große zylindrische Konvektionsfläche, förderlich für das Wärmemanagement

Hohe mechanische Stabilität: bessere Druckbeständigkeit als Softpack-Batterien

Kostenreife: Es wurde ein groß angelegtes Massenproduktionssystem entwickelt

Unter Datenanalyse versteht man einen systematischen Ansatz zur Analyse der Leistung von Batterien während der Herstellung, Prüfung, des Betriebs oder der Außerbetriebnahme.
Gängige Analysemethoden:
Deskriptive Statistik (Mittelwert, Varianz, Boxplots usw.)
Trendanalysen (z. B. Kapazitätsdämpfungskurven, Widerstandsänderungstrends)
Anomalieerkennung (Feststellung des Vorhandenseins von Übertemperatur, Überspannung und anormalem Verschweißen von Anschlüssen usw.)
Regressionsmodellierung und -vorhersage (Vorhersage von SOH oder RUL)
Clustering und Klassifizierung (Identifizierung unterschiedlicher Nutzungsmuster oder Fehlertypen)
Machine Learning/Deep Learning Methoden (für intelligente Diagnose und Steuerungsoptimierung)

Datenbasierte Modelle sind prädiktive oder diskriminierende Modelle, die auf der Grundlage großer Mengen historischer oder Echtzeitdaten mithilfe statistischer Methoden, maschinellem Lernen oder künstlicher Intelligenz erstellt werden. Diese Modelle können das Batterieverhalten modellieren, ohne dass explizite physikalische Mechanismen erforderlich sind. In der Batterieindustrie werden solche Modelle häufig zur Leistungsvorhersage, Zustandsbewertung, Sicherheitsüberwachung und intelligenten Steuerung eingesetzt.

Gleichstrom (DC) ist der Fluss von elektrischem Strom in einem Stromkreis in eine Richtung. Er ist eine Form elektrischer Energie, deren Spannung konstant bleibt oder sich langsam ändert. Er wird häufig in Batteriesystemen, Elektrofahrzeugen, Energiespeichern und der Elektronik verwendet.
Rollen in Batterien:
Alle Batterien geben von Natur aus Gleichstrom ab

Die Richtung des Elektronenflusses, der durch die chemische Reaktion der Batterie entsteht, ist festgelegt, sodass auf natürliche Weise ein Gleichstromausgang erzeugt wird.

Im Energiespeichersystem ist der Wechselrichter (DC-AC-Wechselrichter) für die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom zur Anpassung an das Netz zuständig.

DCR oder DC-Innenwiderstand bezieht sich auf den Widerstandswert, der dem Spannungsverlust entspricht, der durch die inneren Materialien, den Elektrolyten, die Elektrodenschnittstelle usw. der Batterie unter Einwirkung von konstantem Gleichstrom verursacht wird. Dies ist einer der wichtigen elektrischen Parameter zur Messung der Batterieleistung und des Gesundheitszustands.
Hinweis:
DCR hängt eng mit der Temperatur und dem Ladezustand (SoC) zusammen und erfordert standardisierte Testbedingungen

Anders als der AC-Innenwiderstand (ACR), der das Impedanzverhalten der Batterie bei Hochfrequenzsignalen misst, kommt der DCR der Leistung unter tatsächlicher Arbeitsbelastung näher.

Unter Dendritenwachstum versteht man das Phänomen, dass sich Metallionen (insbesondere Lithium, Zink oder Natrium) während des Ladevorgangs ungleichmäßig auf der Oberfläche der negativen Elektrode ablagern und dort Metallstrukturen bilden, die Ästen oder Nadeln ähneln. Dieser Prozess tritt besonders häufig bei Lithium-Metall-Batterien oder überladenen Lithium-Ionen-Batterien auf.
Die Ursachen der Dendritenbildung: Überladung (hohe Rate), Aufladung bei niedrigen Temperaturen, Oberflächendefekte oder ungleichmäßige Aktivitätsverteilung auf dem Material der negativen Elektrode, falsche Zusammensetzung des Elektrolyten oder schlechte Stabilität des SEI-Films, Überladung oder abnormale Zyklenstrategien.

Die Entladetiefe (DoD) ist das Verhältnis der verbrauchten Batteriekapazität zur Nennkapazität und gibt an, wie viel Energie die Batterie während eines einzelnen Entladezyklus abgegeben hat. Die DoD ist ein wichtiger Indikator zur Bewertung des Nutzungsstatus, der Zykluslebensdauer und der Lebensdauerverschlechterung der Batterie.

Unter digitaler Inbetriebnahme versteht man den Prozess der Fernüberprüfung, Prüfung, Optimierung und Konfigurationsvalidierung des Systems vor und nach der Auslieferung von Batteriesystemen oder Energiespeichersystemen unter Verwendung digitaler Modelle, Sensordaten, Simulationsplattformen und Automatisierungstools. Dieses Konzept ist die digitale Weiterentwicklung des traditionellen „Debugging vor Ort“ und eignet sich besonders für groß angelegte Batteriespeichersysteme (BESS), Netzintegrationsprojekte und intelligente Fertigung.

Der digitale Zwilling ist ein datengesteuertes virtuelles Modell, das den Zustand und das Verhalten realer Systeme in Echtzeit abbildet. Er verbindet physische Einheiten (wie Batterien, Batteriesysteme oder Energiespeicherkraftwerke) mit der digitalen Welt und erstellt so eine „digitale Kopie“, die den gesamten Lebenszyklus ihres Betriebs simulieren, überwachen, vorhersagen und optimieren kann.

Das Entladeprofil ist eine Grafik oder ein Datensatz, der das Spannungs-, Strom-, Zeit- und Temperaturänderungsverhalten einer Batterie während des Entladevorgangs beschreibt. Es spiegelt die Leistung der Batterie unter bestimmten Arbeitsbedingungen wider und ist ein wichtiger Indikator für die Bewertung der Kapazität, des Innenwiderstands, des Funktionszustands (SOH) und der thermischen Eigenschaften der Batterie.

Unter Entladung versteht man den Prozess, bei dem die in der Batterie gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, während die Batterie den externen Stromkreis mit elektrischer Energie versorgt. Dieser Prozess wird durch eine externe Last durchgeführt, die den Elektronenfluss vom Minuspol zum Pluspol ermöglicht und so den Betrieb des Geräts antreibt.
Achtung: Überentladung (Überentladung) kann zu irreversiblem Kapazitätsverlust, Ablagerung von Kupferfolie auf der negativen Elektrode, internen Kurzschlüssen und sogar thermischem Durchgehen führen; eine ungleichmäßige Entladung verschlimmert das Ungleichgewicht zwischen den Zellen und beeinträchtigt die Gesamtlebensdauer; eine Entladung mit hoher Rate beschleunigt die Wärmeansammlung und erfordert ein gutes Wärmeableitungssystem.

Die Reichweite bezeichnet die maximale Entfernung, die ein Elektrofahrzeug mit einer vollen Ladung kontinuierlich zurücklegen kann. Sie wird üblicherweise in Kilometern (km) oder Meilen (mi) angegeben. Sie ist einer der wichtigsten Indikatoren zur Messung der Leistung und Energieeffizienz von Elektrofahrzeugen (EVs).

Batteriekapazität (kWh) Je größer die in der Batterie gespeicherte Energie ist, desto größer ist die potenzielle Reichweite.
Energieeffizienz (Wh/km) Je geringer der Energiebedarf pro Kilometer, desto größer die Reichweite.

Unter Haltbarkeit versteht man die Fähigkeit von Batterien oder Energiespeichersystemen, ihre Leistung und strukturelle Integrität während des Langzeitbetriebs aufrechtzuerhalten. Dies umfasst ihre Leistungsstabilität, Lebensdauer und Fehlerresistenz nach mehreren Lade-/Entladezyklen, Umweltbelastungen und Laständerungen.
Faktoren, die die Haltbarkeit beeinflussen:
Anode/Kathode/Elektrolyt) Bestimmt die Stabilität der Reaktion und die Geschwindigkeit der Bildung von Nebenreaktionen
Lade- und Entladestrategie (C-Rate, DoD) Hochfrequentes oder tiefes Laden und Entladen beschleunigt die Alterung

Die Eastern Interconnection ist eines der wichtigsten Stromübertragungsnetze in den Vereinigten Staaten (sowie Teilen Kanadas) und versorgt etwa zwei Drittel der nordamerikanischen Bevölkerung. Es ist eines der vier wichtigsten Verbindungssysteme im nordamerikanischen Stromnetz, die über eine kleine Anzahl von Gleichstrom-Verbindungsleitungen physisch mit anderen Verbindungsystemen (wie Western Interconnection, ERCOT, Quebec Interconnection) verbunden sind.