Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten ... - JUWEL

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5.5 Änderung der Batterielebensdauer aufgrund unterschiedlicher Fahrzeugnutzungsszenarien Rundzelle mit rund gewickelter Elektroden-Separator-Einheit Massenprodukt Kosten Einfach zu produzieren Mechanisch sehr stabil Geringe Volumenausnutzung Schlechtes Thermomanagement Hohes Gewicht Wickeltechnik einfache Produktion Anwendungen: Drahtlose Kommunikation, mobile Datenverarbeitung und Automotive, Werkzeuge Prismatische Zelle mit flach gewickelter Elektroden-Separator-Einheit Folienzelle mit gestapelter Elektroden-Separator-Einheit keine Standard Zellengröße einfache Skalierbarkeit Höhere Produktionskosten Hohes Gewicht Kleinere Energiedichte als Folienzelle, aber höher als bei Wickelzelle Sicherheit + Wickeltechnik einfache Produktion Anwendungen: Mobiltelefone, Automotive Geringe Marktverbreitung Kosten Ausschließlich für Li-Ionen-Zellen Effizienteste Volumenausnutzung (90–95 %), Geringes Gewicht, geringe mechanische Stabilität Sicherheit – Stapelzelle hoher Produktionsaufwand Anwendungen: Mobiltelefone, Automotive Tabelle 12: Bauformen von Lithium-Ionen-Zellen. Runde Wickelzelle, prismatisch gewickelte Zelle und mit Folie laminierte Stapelzelle (Coffee-Bag) 6 . 6 In prismatischen Zellen und Folienzellen können verschiedene Varianten der Elektroden-Separator- Einheit zum Einsatz kommen (flach gewickelt, gestapelt, Z-Wickel, Stapel-Wickel-Kombinationen). Seite 91
5. Trends in der Elektrifizierung des Antriebsstrangs von Fahrzeugen und deren Nutzung Batteriemodule und -systeme Typische Nennspannungen von Lithium-Ionen-Zellen sind 3,3–3,6 Volt bei einem Ladungsinhalt von rund 2 Amperestunden. Für den Einsatz mit höheren Spannungslevels und Kapazitäten, wie in kleineren elektronischen Geräten (z.B. Laptops) bis hin zu größeren Anwendungen etwa in Elektrofahrzeugen, können Zellen seriell und parallel verschaltet und zu einem Modul mit Gehäuse, Kühlung, Batteriemanagement (Zellüberwachung etc.) verbaut werden. Die Anzahl der Zellen variiert zwischen circa vier und in der Größenordnung von 25 Zellen pro Modul. Im Elektrofahrzeug und bei stationären Speichern werden zusätzlich einzelne Module zu einem großen Batterie-Pack zusammengeschaltet. Dabei kann jedoch der Bau der Module im Vergleich zu den oben genannten Anwendungen stark abweichen. Typischerweise werden etwa einhundert Zellen (~ 50Ah) seriell verschaltet und ergeben damit ein Spannungslevel von 400V bis 440V bei einer Nennenergie von rund 20kWh. Die Herstellkosten eines Batteriepacks bestehen aus den Kosten für die Zellen und anderen Komponenten, im Folgenden als Materialkosten bezeichnet, sowie den Fertigungskosten für das Zusammenbauen der einzelnen Bauteile und zuzüglich eventuell angerechneter Gemeinkosten (F&E, General, Sales & Administration). Im Rahmen dieser Betrachtungen können, wie schon für die Batteriezellen, keine detaillierten Berechnungen durchgeführt werden. Die Analyse besteht aus der Auswertung verfügbarer Studien und soll als Einschätzung für die Kostenverteilung des Batteriepacks dienen. Die Auswertung verschiedener Studien [Anderman, 2009; Anderson, 2008; Axeon, 2010; BCG, 2010; Nelson et al., 2009] ergab in den meisten Fällen einen sehr hohen Anteil der Materialkosten 70%–75% an den Kosten für das Batteriepack. Heutige Kosten für Batteriepacks liegen in der Größenordnung von 1000US$/kWh, die Abschätzungen gehen von einer Kostenreduktion um mehr als 50% in den nächsten 10 Jahren aus. Ein Kostenniveau von
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7. Energiewirtschaftliche Einordnun
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8. Zusammenfassung und Ausblick Die
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8. Zusammenfassung und Ausblick an
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9. Verzeichnis der Abkürzungen und
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10. Danksagungen 10 Danksagungen Zu
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11. Literaturverzeichnis Autostrome
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11. Literaturverzeichnis Burke, A.F
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11. Literaturverzeichnis Eyser, W.
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11. Literaturverzeichnis Initiative
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11. Literaturverzeichnis Mertins, F
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11. Literaturverzeichnis Sauer, D.U
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11. Literaturverzeichnis Wermuth, M
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