Batemo-Techno­logie digita­li­siert die Batterie­entwicklung.

Wir kombi­nieren die techno­lo­gi­schen Vorteile der Batte­rie­mo­del­lie­rung, der Batte­rie­pa­ra­me­trie­rung und der Batte­rie­daten. Diese Kombi­na­tion macht uns weltweit einzig­artig. Unsere Kunden nutzen Batemo-Simula­tionen, um ihre Batterie­entwicklung schneller und kosten­güns­tiger zu machen und gleich­zeitig bessere Produkte zu entwi­ckeln. Auf diese Weise schaffen wir Werte und tragen zum Erfolg unserer Kunden bei. Ganz im Sinne unseres Logos: Under­stan­ding Batte­ries.

Heraus­for­de­rung

Gute Batte­rien herzu­stellen ist sehr schwierig. Alles beginnt mit dem Design der Batte­rie­zelle und der Materi­al­aus­wahl von Kompo­nenten wie Elektroden oder Elektro­lyten. Dann müssen die einzelnen Zellen in einem gegebenen Bauraum optimal verschaltet, tempe­riert und betrieben werden. Sie dürfen nicht altern, die Sicher­heit muss immer gewähr­leistet sein und der Betrieb im Gesamt­system muss funktio­nieren. In diesem Zusam­men­hang sind die Anfor­de­rungen in den verschie­denen Anwen­dungen von Batte­rien sehr unter­schied­lich. Eine Batterie für ein Smart­phone unter­scheidet sich grund­le­gend von einer Batterie für ein Elektro­fahr­zeug und ist wiederum ganz anders als eine Batterie in einem Elektro­werk­zeug oder einem statio­nären Speicher. Darüber hinaus entwi­ckelt sich die Batte­rie­tech­no­logie rasant weiter. Gleiche Gestal­tungs­fragen führen also je nach Anwen­dung und Zeitpunkt zu sehr unter­schied­li­chen Antworten. Einige Beispiel­fragen sind: 

  • Wie sollte ich die Batte­rie­zelle für meine Anwen­dung gestalten?

  • Was ist die schnellste Ladestra­tegie für meine Zelle?

  • Welche Betriebs­stra­te­gien verlän­gern die Lebens­dauer meiner Batterie?

  • Wie sieht mein optimales Packungs­de­sign aus?

  • Welche Zelle ist die beste für mich?

Zum Glück gibt es dafür eine bewährte Methode: die simula­ti­ons­ba­sierte Entwick­lung. Dabei werden alle wichtigen Kompo­nenten model­liert, d.h. im Computer digital abgebildet, und ihr dynami­sches Verhalten durch Simula­tion berechnet. Umfas­sende Simula­ti­ons­stu­dien können somit die genannten Fragen beantworten. 

Aber es gibt ein Problem: Das funktio­niert nicht bei Batterien.

Der Grund dafür ist, dass Batte­rien sehr schwer zu model­lieren sind und die verfüg­baren Modelle nicht ausrei­chend gut funktionieren. 

Ersatzschaltbild­modelle

ungenau und keine Erkenntnisse!

Ersatzschaltbild­modelle (ECM) bilden das Zellver­halten mit einfa­chen Elementen wie Wider­ständen, Konden­sa­toren oder anderen Impedan­z­ele­menten nach. Die Modell­pa­ra­meter sind in der Regel mehrdi­men­sio­nale Lookup-Tabellen, die aus verschie­denen Messungen gewonnen werden. Da die grund­le­gende Modell­struktur jedoch nicht die tatsäch­liche Zellphysik beinhaltet und Nicht­li­nea­ri­täten nicht angemessen berück­sich­tigt werden, sind ECM-Verhal­tens­mo­delle zu ungenau. 
Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) wird die Mikro­struktur der Elektroden rekon­stru­iert und das System der parti­ellen Diffe­ren­ti­al­glei­chungen räumlich gelöst. Dieser Ansatz ist fehler­an­fällig, die Parame­trie­rung dauert mehrere Monate und die Modell­gül­tig­keit muss vom Anwender sicher­ge­stellt werden. Außerdem dauern die Simula­tionen in der Regel mehrere Stunden. Insge­samt macht dies den FEM-Ansatz zu komplex und zu langsam für die Technologieentwicklung. 

Mikrostruktur­modelle

komplex und langsam!

Und genau das ist die Heraus­for­de­rung: Die Entwick­lung von Batte­rien ist eine extrem schwie­rige Aufgabe, und die poten­zi­elle Lösung der simula­ti­ons­ba­sierten Entwick­lung funktio­niert nicht… bis die Techno­logie von Batemo dies grund­le­gend geändert hat.

Lösung

Unsere Techno­logie ermög­licht die konse­quente simula­ti­ons­ba­sierte Entwick­lung von Batte­rien, so dass die oben genannte Heraus­for­de­rung gemeis­tert wird. Techno­lo­gisch gesehen sind drei Dinge wesentlich: 
Korrekte Physik!

1. Techno­lo­gi­sches Asset

Korrekte Physik!

1. Techno­lo­gi­sches Asset

Batterie
Modellierung

Wir verwenden einen grund­le­gend anderen Ansatz für die Batte­rie­mo­del­lie­rung, der Geschwin­dig­keit und Präzi­sion kombi­niert. Sie basiert auf dem Grund­ge­danken, alle relevanten Prozesse inner­halb der Batterie virtuell abzubilden. Das ist ziemlich kompli­ziert: Physi­ka­li­sche, chemi­sche und thermo­dy­na­mi­sche Prozesse sind auf komplexe Weise mitein­ander gekop­pelt, je nach Betriebs­be­din­gungen und Alter. Alles geschieht gleich­zeitig und läuft auf unter­schied­li­chen Längen- und Zeitskalen ab: von Elektro­den­par­ti­keln, die nur wenige Mikro­meter groß sind, bis hin zu Prozessen im Zenti­me­ter­be­reich von Zellen und im Meter­be­reich von Verpa­ckungen. Manche Prozesse dauern nur Milli­se­kunden, andere wiederum Monate.

Korrekte Parameter!

2. Techno­lo­gi­sches Asset

Korrekte Parameter!

2. Techno­lo­gi­sches Asset

Batterie
Parametrierung

Ohne ein Batte­rie­labor kommt man nicht weit. Dazu gehören Chemie­la­bors für die Zerle­gung von Zellen, der Bau kunden­spe­zi­fi­scher Batte­rie­zellen und einge­hende, interne Analy­se­ver­fahren. Außerdem ist es wichtig, umfas­sende Batte­rie­mes­sungen unter allen elektri­schen, thermi­schen und mecha­ni­schen Randbe­din­gungen durch­zu­führen. Auf dieser Grund­lage wenden wir optimierte Parame­tri­sie­rungs­me­thoden an und identi­fi­zieren effizient die Modellparameter.

Erfah­rung nutzen!

3. Techno­lo­gi­sches Asset

Erfah­rung nutzen!

3. Techno­lo­gi­sches Asset

Batterie
Daten

Wir hatten bereits Hunderte von Batte­rie­zellen im Labor und haben sie über den gesamten Betriebs­be­reich gemessen, komplett zerlegt und model­liert. Daher verfügen wir über umfas­sende Batte­rie­daten für den gesamten Markt: alle Chemien, alle Zellbau­formen, alle Größen und alle Branchen.

  • Korrekte Physik!

    1. Techno­lo­gi­sches Asset

    Batterie
    Modellierung

    Wir verwenden einen grund­le­gend anderen Ansatz für die Batte­rie­mo­del­lie­rung, der Geschwin­dig­keit und Präzi­sion kombi­niert. Sie basiert auf dem Grund­ge­danken, alle relevanten Prozesse inner­halb der Batterie virtuell abzubilden. Das ist ziemlich kompli­ziert: Physi­ka­li­sche, chemi­sche und thermo­dy­na­mi­sche Prozesse sind auf komplexe Weise mitein­ander gekop­pelt, je nach Betriebs­be­din­gungen und Alter. Alles geschieht gleich­zeitig und läuft auf unter­schied­li­chen Längen- und Zeitskalen ab: von Elektro­den­par­ti­keln, die nur wenige Mikro­meter groß sind, bis hin zu Prozessen im Zenti­me­ter­be­reich von Zellen und im Meter­be­reich von Verpa­ckungen. Manche Prozesse dauern nur Milli­se­kunden, andere wiederum Monate.

  • Korrekte Parameter!

    2. Techno­lo­gi­sches Asset

    Batterie
    Parametrierung

    Ohne ein Batte­rie­labor kommt man nicht weit. Dazu gehören Chemie­la­bors für die Zerle­gung von Zellen, der Bau kunden­spe­zi­fi­scher Batte­rie­zellen und einge­hende, interne Analy­se­ver­fahren. Außerdem ist es wichtig, umfas­sende Batte­rie­mes­sungen unter allen elektri­schen, thermi­schen und mecha­ni­schen Randbe­din­gungen durch­zu­führen. Auf dieser Grund­lage wenden wir optimierte Parame­tri­sie­rungs­me­thoden an und identi­fi­zieren effizient die Modellparameter.

  • Erfah­rung nutzen!

    3. Techno­lo­gi­sches Asset

    Batterie
    Daten

    Wir hatten bereits Hunderte von Batte­rie­zellen im Labor und haben sie über den gesamten Betriebs­be­reich gemessen, komplett zerlegt und model­liert. Daher verfügen wir über umfas­sende Batte­rie­daten für den gesamten Markt: alle Chemien, alle Zellbau­formen, alle Größen und alle Branchen.

Batemo ist das einzige Unter­nehmen, das über die Kombi­na­tion dieser drei techno­lo­gi­schen Vorteile verfügt. Deshalb können wir bahnbre­chende Produkte anbieten, die weltweit einzig­artig sind, und die Zukunft der Batterie­entwicklung aktiv mitge­stalten - jeden Tag. Für die Model­lie­rung in einem indus­tri­ellen Umfeld muss ein Simula­ti­ons­werk­zeug im Wesent­li­chen drei Schlüs­sel­kri­te­rien erfüllen:

Fast. Physical. Accurate.

Das ist es, was wir unseren Kunden verspre­chen: Alles, was wir tun oder verkaufen, muss so schnell, so physisch und so genau wie möglich sein. Und wir lassen unseren Worten auch Taten folgen und garan­tieren:

Wenn Sie uns ein anderes Batte­rie­zel­len­mo­dell zeigen können, das genauer ist, erstatten wir Ihnen Ihr Geld zurück.

Bedin­gungen

Die Modell­ge­nau­ig­keit wird anhand einer Reihe von Validie­rungs­expe­ri­menten berechnet, die den gesamten Betriebs­be­reich der Zelle gemäß den Angaben des Zellher­stel­lers abdecken. Zusätz­liche Validie­rungs­mes­sungen im Inter­po­la­tions- und Extra­po­la­ti­ons­be­reich, die dem Ersteller des Modells nicht bekannt sind, werden für zusätz­liche Tests des Modells heran­ge­zogen. Das Verhältnis der Messzeit zwischen den verschie­denen Validie­rungs­sätzen ist wie folgt: Validie­rungs­satz, der Batemo und dem Mitbe­werber bekannt ist: 50 %, Validie­rungs­satz, der nur Batemo bekannt und dem Mitbe­werber unbekannt ist: 25 %, Validie­rungs­satz, der nur dem Mitbe­werber bekannt und Batemo unbekannt ist: 25 %. Die Modell­ge­nau­ig­keiten werden gemäß den Bedin­gungen, welche in den von Batemo verwen­deten Validie­rungs­do­ku­menten spezi­fi­ziert sind, definiert. 
Viele namhafte Kunden aus unter­schied­li­chen Branchen vertrauen uns. Schauen Sie, was sie über Batemo sagen.

Unsere Lösungen überwinden Heraus­for­de­rungen entlang des gesamten Batte­rie­ent­wick­lungs­pro­zesses. Dies beginnt mit dem Batemo Cell Designer im ganz Kleinen mit Elektro­den­par­ti­keln und Materia­lien bis hin zum kompletten Batte­rie­zel­len­de­sign. Mit dem Batemo Cell Model und dem Batemo Cube Model befassen wir uns mit einzelnen Zellen und gehen die Heraus­for­de­rungen von Batte­rie­sys­temen an. Daten sind entlang der gesamten Entwick­lungs­kette wichtig. Deshalb bieten wir mit den Paketen Batemo Cell Data und Batemo Cell Report umfas­sende Infor­ma­tionen für zahlreiche Zellen.

Vorteile

Die Techno­logie von Batemo macht Ihre Batterie­entwicklung simula­ti­ons­ba­siert, wodurch sie schneller und kosten­güns­tiger wird und zu besseren Produkten führt. Auf diese Weise schaffen wir Mehrwert und tragen zu Ihrem Erfolg bei.

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Techno­logie
verbessern

Mit Batemo bewerten Sie einfach das Innova­ti­ons­po­ten­zial neuer Ideen und entwi­ckeln schnell komplexe Batte­rie­funk­tionen. So bauen Sie Ihre Techno­lo­gie­füh­rer­schaft aus.

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Geschwin­dig­keit
gewinnen

Batemo ermög­licht Ihnen die konse­quente Anwen­dung modell­ba­sierter Entwick­lungs­me­thoden. So führen Sie umfas­sende Batte­rie­si­mu­la­ti­ons­stu­dien mit Zellen, Packs oder Gesamt­sys­temen durch und errei­chen Ihr Entwick­lungs­ziel in einem Bruch­teil der Zeit.

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Kosten
reduzieren

Mit Batemo reduzieren Sie die Kosten der Batterie­entwicklung in vielerlei Hinsicht. So sparen Sie beispiels­weise Kosten für das Proto­ty­ping, vermeiden umfang­reiche Labor­mes­sungen und automa­ti­sieren Entwicklungsaufgaben.

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Markt­an­teil
erhöhen

Wenn Sie neue Batte­rie­tech­no­lo­gien entwi­ckeln, hilft Ihnen Batemo dabei, hochwer­tige, innova­tive Ideen schnell auf den Markt zu bringen. Sie verbes­sern wichtige Produkt­merk­male und heben sich von der Konkur­renz ab, was zu einem höheren Markt­an­teil führt.

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Risiko
minimieren

Mit Batemo werden einzelne Funktionen oder Teilsys­teme bereits in frühen Phasen des Entwick­lungs­pro­zesses virtuell gründ­lich getestet. Sie erkennen Konstruk­ti­ons­fehler frühzeitig und reduzieren die Fehler­quote Ihrer Konstruk­tions- und Produk­ti­ons­va­li­die­rung erheblich.

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Komple­xität
bewältigen

Sie gehen effizient mit der System­kom­ple­xität von Batte­rien um. Mit Batemo-Batte­rie­si­mu­la­tionen erstellen Sie optimale Batte­rie­aus­le­gungen und stellen die System­kom­pa­ti­bi­lität für alle Betriebs­be­din­gungen sicher.

Dies gilt für viele verschie­dene Anwen­dungen und Einsatz­sze­na­rien in der Batterie­entwicklung. Die folgende Liste enthält konkrete Beispiele dafür, wie wir Mehrwert für unsere Kunden schaffen.

  • Alterung und Lebensdauer

    Errei­chen Sie eine möglichst lange Lebens­zeit, indem Sie verstehen, wie und warum Ihre Zellen altern. 

  • Zell-Bench­mar­king

    Verwenden Sie die besten Zellen für Ihr Produkt, indem Sie den Batte­rie­markt konti­nu­ier­lich im Hinblick auf Ihre wichtigsten Leistungs­in­di­ka­toren untersuchen. 

  • Schnell­la­dung

    Entwi­ckeln Sie Strate­gien für schnellst­mög­li­ches Laden, ohne die Zellen zu beschädigen.

  • Batte­rie­zell­de­sign

    Entwerfen Sie Ihre Next-Genera­tion Batte­rie­zelle mit einzig­ar­tigen KPIs, um den Markt zu dominieren.

  • Komple­xität

    Nutzen Sie Simula­tionen, um optimale Lösungen im komplexen, diskreten, nicht­li­nearen Design­raum von Batte­rie­sys­temen zu gewährleisten.

  • System­op­ti­mie­rung

    Bauen Sie das beste System, indem Sie die optimale Design- und Betriebs­stra­tegie ermitteln.

  • Thermi­sche Modellierung

    Entwerfen Sie das beste thermi­sche System und dazuge­hö­rige Betriebs­stra­tegie durch umfang­reiche Batemo Cell Model-Simula­ti­ons­stu­dien über den gesamten Betriebsbereich.

  • BMS-Entwick­lung

    Entwi­ckeln Sie erstklas­sige BMS-Algorithmen, indem Sie Batemo Cell Models in ihre Daten­grund­lage für die Zustands- und Parame­ter­schät­zung einbeziehen.

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