Akku4Future – Diagnostik - Recyc- ling - Refreshing

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Akku4Future – Diagnostik - Recyc- ling - Refreshing
Akku4Future – Diagnostik - Recycling - Refreshing - 2nd Life von AltAkkus
(Acronym: Akku4Future – 2nd life)
Teilbericht im Rahmen von AP6
Akku4Future – Diagnostik - Recycling - Refreshing - 2nd Life von AltAkkus
(Acronym: Akku4Future – 2nd life)
Teilbericht im Rahmen von AP6
Richard Obernosterer
Lisa Brauneis
Hans Daxbeck
Andreas Karitnig
Stefan Neumayer
Im Auftrag der
Fachhochschule Kärnten
Wien, Juli 2014
Projektleitung:
Richard Obernosterer
Projektsachbearbeitung:
Lisa Brauneis
Hans Daxbeck
Andreas Karitnig
Stefan Neumayer
Für den Inhalt verantwortlich:
Ressourcen Management Agentur GmbH (RMA)
Europastraße 8
9524 Villach
Tel.: +43 (0)4242/36522.0
Fax: +43 (0)4242/36522.22
[email protected]; www.rma.at
Kurzfassung
Kurzfassung
Lithium-Ionen-Batterien finden sich heutzutage vor allem in Mobiltelefonen (2015 in Ö:
98 Tonnen), Notebooks (2015 in Ö: 510 Tonnen) und elektrisch betriebenen Werkzeugen
(2015 in Ö: 67 Tonnen), aber auch in Spielekonsolen, Camcorders, elektrischen Zahnbürsten und vielen anderen elektrisch betriebenen Geräten des Alltags. Während das Aufkommen an NiCd- und NiMH-Batterien stagniert, boomen Lithium-Ionen-Batterien im Elektrobereich. Vor allem die Lithium-Akkumulatoren in der Automobilbranche erfahren in Zukunft einen starken Aufwärtstrend. Es wird prognostiziert, dass das Altbatterieaufkommen aus der
Elektro-Automobilbranche bis zum Jahr 2030 um jährlich 20 % bis 40 % anwachsen wird. Im
Jahr 2020 wird das Aufkommen von Altbatterien aus der E-Mobilität auf 570 Tonnen und im
Jahr 2030 auf 6.945 Tonnen.
Von Blei-Akkumulatoren wurden in Österreich 2012 rund 30.000 Tonnen in Verkehr gesetzt,
davon 26.000 Tonnen Starterbatterien, der Rest Traktions- und Industriebatterien. Die Sammelquote beläuft sich auf etwas über 50 %. Basierend auf dem Kfz-Bestand in Österreich
kann das Lager (Bestand) an Starterbatterien in Österreich auf etwa 145.000 Tonnen geschätzt werden (Bandbreite: ca. 83.000-207.000 t). Aus der Bestandsentwicklung an Kfz in
Österreich kann eine jährliche Zunahme des Batterielagers um etwa 2.200 Tonnen abgeschätzt werden.
Für Blei-Akkus werden Geräte am Markt angeboten, welche durch hochfrequente Stromimpulse die, sich besonders bei langsamer und tiefer Entladung bildenden Sulfatkristalle wieder
auflösen. Durch diese Desulfatisierung kann die Lebensdauer der Akkus verlängert und nicht
mehr funktionstüchtige Akkus reaktiviert werden. Alle anderen Alterungserscheinungen - vor
allem die Zerstörung der Bleielektroden - sind irreversibel und können nicht behoben werden. Traktionsbatterien können zu einem hohen Prozentsatz (rd. 90 %) regeneriert werden
und werden auch als wiederaufbereitete Zellen am Markt angeboten. Bei Starterbatterien ist
die Regenerationsrate wesentliche geringer.
Die Alterungsprozesse bei Lithium-Akkus sind irreversibel und beruhen auf chemischen und
physikalischen Reaktionen zwischen den verbauten Materialien. Hohe und tiefe Temperaturen (> 40°C, < 0°C) und extreme Betriebszustände fördern den Alterungsprozess. Es gibt
keine Technologien welche die Alterungsprozesse rückgängig machen.
Kleine Akkupacks (Mobiltelefone, Laptop udgl.) verfügen über ein integriertes Batteriemanagementsystem. Schäden in dieser Elektronik sind oft für die Unbrauchbarkeit des Akkupacks
verantwortlich. Spezielle Ladegeräte überwinden die Sperre durch das Batteriemanagementsystem bei Tiefentladenen Akkus.
Zum Thema Elektromobilität gibt es zumindest in den USA und in Deutschland längerfristig
angelegte Forschungsprogramme in Kooperation mit Automobilherstellern, in denen unterschiedliche Fragestellungen rund um Energiespeicher – vor allem Lithium-Ionen-Akkus – untersucht werden. In den nächsten 10 – 20 Jahren wird mit einem starken Ansteigen der
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Kurzfassung
Menge an großen Akkupacks aus E-Mobilen gerechnet. In Deutschland forscht man an der
Entwicklung eines Recyclingverfahrens im industriellen Maßstab, das eine fast vollständige
Wiedergewinnung des Lithiums aus den gebrauchten Akkus ermöglicht.
Besonders in den USA wird das Thema gebrauchte Lithium-Akkus aus dem Bereich der EMobilität in anderen Anwendungsgebieten weiter zu verwenden („Second Use“) seit längerem intensiv diskutiert und beforscht. Als Anwendungen kommen größere, stationäre Anlagen in Frage, wie Backupsysteme in der Telekommunikation, Speicher für Photovoltaikanlagen, Absicherungssysteme gegen Netzausfall und Speicher im Versorgungsnetz zur Abpufferung von Bedarfsspitzen und zur besseren Integration von dezentralen, kleineren
Stromeinspeisern.
Geschäftsmodelle, die Second Use von Akkus von E-Mobilen aufgreifen, sind noch nicht bekannt. Von Seiten der E-Mobil-Erzeuger bzw. Besitzer ist eine Weiterverwendung attraktiv,
weil durch den Wert der gebrauchten Akkus sich die Kosten für die Neuanschaffung reduzieren. Hindernisse in der technischen Umsetzung sind die unbekannte Restlebensdauer der
gealterten Akkus, die große Vielfalt an Bauweisen und Charakteristika der einzelnen Zellen
die das Zusammenbauen größerer Speicher erschwert und die Entwicklung von individuell
abgestimmten Batteriemanagementsystemen notwendig macht. Konkurrent bei den stationären Anwendungen sind die wesentlich billigeren Speicherlösungen mit Blei-Akkus, da diese
Technologie ausreichend erprobt ist und der Platzbedarf und das Gewicht der Speicher nur
eine untergeordnete Rolle spielt.
Erkannter Forschungsbedarf
Auf Grundlage der recherchierten Studien und Unterlagen wird ein Forschungs- bzw. Untersuchungsbedarf in den folgenden Bereichen identifiziert:
• Quantifizierung des Batterielagers (-bestandes) in Österreich nach Menge und Zusammensetzung
• Zeitliche Entwicklung des Batterielagers in Österreich und Prognose der zukünftigen
Entwicklung
• Verbesserungen im Bereich der Materialien zur Reduktion der Alterung der Li-Akkus
• Untersuchungen, Modellierungen zum Langzeitalterungsverhalten von Li-Akkus für die
Beurteilung der Möglichkeiten einer Weiterverwendung in stationären Anwendungen
• Bau und Betrieb von Energiespeichern aus gebrauchten Akkus aus dem Bereich der EMobilität
• Nutzung von vernetzten dezentralen Energiespeichern im Stromnetz für den Lastausgleich und zur Integration von dezentralen Kleinkraftwerken
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Kurzfassung
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Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
KURZFASSUNG ................................................................................................................... V
INHALTSVERZEICHNIS .................................................................................................... VIII
1 EINLEITUNG .....................................................................................................................1
2 AUFGABENBEREICH RECYCLING-REFRESHING-2ND LIFE VON ALTAKKUS ..............................................................................................................................2
2.1
Methodisches Vorgehen .........................................................................................2
2.2
Theoretische Grundlagen .......................................................................................3
2.3
2.4
2.2.1
2.2.1.1
Aufbau und Funktionsweise ....................................................................3
Blei-Akkumulatoren ................................................................................3
2.2.1.2
Lithium-Ionen-Akkumulatoren .................................................................6
2.2.2
2.2.2.1
Stoffliche Verwertung von Altbatterien/-Akkus ...................................... 10
Verwertungsverfahren .......................................................................... 11
2.2.2.2
Gesetzliche Regelungen EU/Österreich ............................................... 15
2.2.3
Weiter- und Wiederverwendung ........................................................... 16
Resultate ..............................................................................................................17
2.3.1
2.3.1.1
Ist-Stand-Mengenerhebung .................................................................. 17
Marktanalyse - Akkumulatoren nach Einsatz ........................................ 17
2.3.1.2
Marktanalyse - Akkumulatoren nach Typen .......................................... 21
2.3.1.3
Produktion von Akkumulatoren ............................................................. 24
2.3.1.4
Stoffliche Verwertung in Österreich ...................................................... 25
2.3.2
2.3.2.1
Vergleich Import/Export und Akku-Bestand (Lager) in
Österreich .............................................................................................26
Bleiakkumulatoren Starterbatterien ....................................................... 27
2.3.2.2
Traktionsbatterien und Industriebatterien .............................................. 31
2.3.2.3
Entwicklung zum Aufkommen von Lithium-Ionen-Akkumulatoren ......... 32
2.3.3
2.3.4
2.3.4.1
Neue Verwertungsverfahren für Lithium-Akkus ..................................... 36
Refreshing und Second Use ................................................................. 38
Refreshing ............................................................................................38
2.3.4.2
Second Use von Li-Akkus..................................................................... 39
Zusammenfassung ...............................................................................................42
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Inhaltsverzeichnis
2.4.1
2.4.2
2.4.3
2.4.4
Mengenentwicklung Energiespeicher ................................................... 42
Refreshing von Blei-Akkus .................................................................... 43
Refreshing von Lithium-Akkus .............................................................. 43
Erkannter Forschungsbedarf ................................................................ 44
3 AUFGABENBEREICH BATTERIEDIAGNOSTIK ............................................................. 46
3.1
Ziel und Inhalt .......................................................................................................46
3.2
Methodisches Vorgehen .......................................................................................46
3.3
Resultate ..............................................................................................................49
4 LITERATUR.....................................................................................................................52
ANHANG 1 - AUSWERTUNGSSCHEMA .............................................................................58
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Einleitung
1 Einleitung
Die vorliegende Studie wurde von der Fachhochschule Kärnten im Rahmen des Projektes
„Akku4Future (Leistungen aus dem AP 6 des Projektantrages der Fachhochschule Kärnten
im Projekt Entwicklung eines Zustandsdiagnosesystems für das aktive Recycling zukünftiger
Akkupacks im Rahmen des Interreg IV Österreich Projektes Akku4Future) “ in Auftrag gegeben
Im Aufgabenbereich „Recycling - Refreshing - 2nd Life von Alt-Akkus“ wird ein Überblick
über gegenwärtige Methoden und Technologien zum Recycling - Refreshing - 2nd Life von
Alt-Akkus gegeben und eine grobe Mengenabschätzung dargestellt.
Eine Grundlage für die Wiederverwendung von gebrauchten Akkumulatoren, ist die Diagnose des Zustandes des Akkus. Aufgrund dieser Diagnose kann die Beurteilung der Eignung
zu einer Weiterverwendung oder Wiederverwendung des Akkus oder der Zuteilung zu einem
möglichst hochwertigen Recycling erfolgen. Im Aufgabenbereich „Batteriediagnostik“ wird eine Übersicht über am europäischen Markt befindliche Batterie-Diagnosegeräte für Lithiumbasierte Akkutechnologien gegeben.
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Methodisches Vorgehen
2 Aufgabenbereich Recycling-Refreshing-2nd Life
von Alt-Akkus
2.1 Methodisches Vorgehen
Zu Beginn werden die Systemgrenzen definiert. Es wird festgelegt, dass sich die Recherche
auf Blei-Akkumulatoren und Lithium-Ionen-Akkumulatoren eingrenzt. Außerdem wird die Recherche für die Länder Österreich und Italien sowie auch für die gesamte EU durchgeführt.
Der Schwerpunkt der Recherche liegt in der Darstellung von Mengenströmen sowie in der
Forschung und Entwicklung von Akkumulatoren.
Die Recherche ist jene Methode, die für die Verfassung dieses Berichts als erste Anwendung
findet. Dabei verschaffen sich die Autoren einen Überblick über die zu behandelnde Materie.
Für den Inhalt dieses Berichtes werden vor allem Informationsquellen aus Fachbibliotheken
und Quellen aus dem Internet (z.B. Electronic Journal Collections) recherchiert und ausgewertet. Fallweise werden Telefonate und E-Mails mit Experten geführt.
Auch werden eigene Berechnungen zur Ermittlung der Mengenströme von Akkumulatoren
durchgeführt. Dazu werden statistische Quellen aus dem Internet recherchiert. Vorhandene
Zahlen aus Deutschland und der Schweiz werden mit Hilfe der Einwohnerzahlen der Länder
auf österreichische Verhältnisse hochgerechnet. Das abgeschätzte Akkumulatoren-Lager,
also der Bestand an Akkumulatoren für Österreich wird mit Hilfe von Import- und Exportzahlen bzw. von Bestandszahlen berechnet und graphisch aufbereitet.
Alle im Bericht recherchierten Informationen werden so gewissenhaft wie möglich ausgewählt.
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Theoretische Grundlagen
2.2 Theoretische Grundlagen
Betrachtet werden ausschließlich Li-Ionen-Akkumulatoren und Blei Akkumulatoren (= wiederaufladbare Einheiten; Sekundärbatterie-Systeme), keine Batterien. In diesem Kapitel
werden der Aufbau und die Funktionsweise beider Batterietypen erläutert. Außerdem wird
die stoffliche Verwertung bzw. die Weiter- und Wiederverwendung der Akkumulatoren beschrieben.
2.2.1
Aufbau und Funktionsweise
Primärbatterie-Systeme haben den Nachteil, dass die in ihr stattgefundene Reaktion nicht
wieder umkehrbar ist. Bei Akkumulatoren, auch Sekundärelemente genannt, können die für
die Stromerzeugung genutzten Reaktionen wieder rückgängig gemacht werden. Die elektrische Energie wird gespeichert und in Form von chemischer Energie, die bei der Entladung
wieder in elektrische Energie umgewandelt wird, abgegeben [Metzsch, 2011].
In Kapitel 2.2.1 werden der Aufbau sowie die Funktionsweise und die Lebensdauer von BleiAkkumulatoren und von Lithium-Ionen-Akkumulatoren dargestellt. Zusätzlich werden charakteristische Größen wie z.B. die Energiedichte und die Ladezyklen erläutert. Außerdem werden auch die Hauptanwendungsgebiete der unterschiedlichen Akkumulator-Typen beschrieben.
2.2.1.1 Blei-Akkumulatoren
Charakteristik
Ein Blei-Akkumulator ist ein Akkumulator, bei dem beide Elektroden im geladenen Zustand
aus Blei und Bleidioxid bestehen und dessen Elektrolyt konzentrierte Schwefelsäure ist. Der
Blei-Akkumulator hat keinen Memory-Effekt, kann also unabhängig vom Entladestadium immer wieder aufgeladen werden. Es wird zwischen offenen und geschlossenen Zellen unterschieden. Bei offenen Zellen ist das Nachfüllen von Wasser möglich, z.B. bei Starterbatterien
oder Notstromanlagen. Verschlossene (gasdichte), wartungsfreie Zellen enthalten ein Überdruckventil, welches erhöhten Betriebsdrücken standhält. Der Elektrolyt wird dabei entweder
in einem Gelkissen eingelagert oder in ein Vlies eingebunden. Blei-Akkumulatoren mit der
Vlies-Technologie nehmen mittlerweile die bedeutendere Marktstellung ein [GRS Batterien,
2007]. Eine weitere Unterscheidung erfolgt in „deep cycle batteries“ (Traktionsbatterien) und
„starter batteries“ (Autobatterien). Eine Traktionsbatterie ist ein Blei-Akkumulator, der darauf
optimiert wurde regelmäßig mit einem großen Teil seiner Kapazität tiefentladen werden zu
können. Im Gegensatz dazu schaffen die Starterbatterien bzw. Autobatterien hohe Leistungen in kurzer Zeit und entladen jedoch nur einen kleinen Teil ihrer Kapazität [Wikipedia,
2014b].
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Theoretische Grundlagen
Aufbau
Blei-Akkumulatoren bestehen aus einzelnen galvanischen Zellen, wobei jede Zelle für sich
eine Spannung von 2 Volt besitzt. Meistens werden drei oder auch sechs solcher Zellen hintereinander geschaltet. um 6 Volt oder 12 Volt Gesamtspannung zu erreichen. Eine Einzelzelle besteht aus einer Bleigitterelektrode, die mit fein verteiltem metallischen Blei und einer
Bleigitterelektrode, die mit Blei-(IV)-oxid befüllt ist. Zwischen den Platten sind Trennwände,
die so genannten Separatoren. Die Elektroden tauchen in 20 bis 40% Schwefelsäure
[Wiedmann, s.a.].
Abbildung 2-1: Aufbau eines Blei-Akkumulators (Starterbatterie) [Metzsch, 2011]
Funktionsweise
Die an der Reaktion beteiligten Partner sind:
- Positive Platte: PbO2 (Bleidioxid)
- Negative Platte: Pb (Blei)
- Elektrolyt: H2SO4 (verdünnte Schwefelsäure)
Die chemische Reaktion, welche während des Ladens und Entladens abläuft ist:
Pb+PbO2+2H2SO4   2 PbSO4 + 2 H2O
Während der Entladung (Reaktion von links nach rechts) wird das aktive Material Blei der
negativen Elektrode und das aktive Material der positiven Elektrode Bleidioxid in Bleisulfat
umgewandelt. Die Schwefelsäure ist dabei an der Reaktion beteiligt und wird in Form von
negativen Sulfationen und positiv geladenen Wasserstoffionen zur Bildung des Bleisulfats
und des Wassers benötigt. Während der Ladung (Reaktion von rechts nach links) laufen diese Prozesse in umgekehrter Richtung ab.
Die Tatsache, dass der Elektrolyt des Blei-Akkumulators an der Reaktion beteiligt ist, stellt
eine Besonderheit dieses Akkumulatortyps dar. Bei allen anderen elektrochemischen Spei-
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Theoretische Grundlagen
cherelementen ist der Elektrolyt jeweils passiv, das heißt, er leitet die Ionen, welche für die
chemische Reaktion nötig sind, ist aber ansonsten nicht an den Elektrodenreaktionen beteiligt [GNB Industrial Power, 2012].
Durchschnittliche charakteristische Größen [Heinemann, 2006]
- Lebensdauer der Zelle: 500 bis 1500 Zyklen (4 Jahre)
- Lebensdauer des Moduls: 300 bis 500 Zyklen (2-4 Jahre)
- Energiedichte: 35 Wh/kg bzw. 100 Wh/l
- Betriebstemperatur: 0 bis 55 Grad
- Wirkungsgrad: 70-85 %
- Selbstentladung: 1-15 % pro Monat
Alterung
Das Laden und Entladen ist theoretisch unbegrenzt wiederholbar. Praktisch ist dies jedoch
nicht möglich, weil unter anderem die Raumbeanspruchung von Bleisulfat größer ist, als die
von Bleioxid oder Blei. Dadurch lockert sich im Laufe des Betriebes die aktive Masse immer
mehr auf und verliert allmählich an Festigkeit. Masseteilchen der Platten brechen aus und
nehmen nicht mehr am aktiven Batterieleben teil. Diese Bleiteilchen füllen als Bleischlamm
den Schlammraum am Boden des Akkus. Ist so viel Blei zu Boden gesunken, dass der
Schlamm die Plattenunterkante berührt, kommt es zum Kurzschluss [Wiedmann, s.a.]. Neben der Plattenkorrosion, dem Gitterwachstum und der Bildung von Bleischlamm verringert
die Bildung von Sulfatkristallen (Sulfatierung) die Leistung. Zur Sulfatierung kommt es, wenn
der Akku über längere Zeit nicht geladen und langsam entladen wird (stehender PKW). Für
die Zerstörung der Sulfatkristalle werden von verschiedenen Anbietern hochfrequent pulsierende Ladegeräte angeboten.
Einsatzgebiet
Blei-Akkumulatoren werden überall dort eingesetzt, wo eine hohe Strombelastbarkeit erforderlich ist. Dabei muss beachtet werden, dass bei Blei-Akkumulatoren ein sehr hohes Gewicht haben. Sie sind deshalb nur bedingt für den mobilen Einsatz geeignet. [ElektronikKompendium.de, 2014a].
Stationäre Anwendung: [Wikipedia, 2014a]
Stationäre Blei-Akkumulatoren werden vor allem als Pufferbatterien eingesetzt. Pufferbatterien unterstützen/ersetzen bei Ausfall die Stromversorgung. Beispiele sind:
- Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) z.B. Notstromversorgung in Krankenhäusern, Alarmanlagen
- zentrale Stromversorgungssysteme für Notbeleuchtung
- Solarbatterien in Photovoltaikanlagen (Inselanlagen)
Zunehmend werden die Blei-Akkumulatoren durch Lithium-Ionen-Akkumulatoren ersetzt. Der
derzeit höhere Anschaffungspreis wird meist durch die höhere Leistungsfähigkeit ausgeglichen.
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Theoretische Grundlagen
Mobile Anwendung:
Blei-Akkumulatoren werden in der mobilen Anwendung als Starterbatterien oder als Traktionsbatterien eingesetzt. Starterbatterien liefern kurzzeitig Strom zum Starten des Verbrennungsmotors mittels Anlasser. Sie liefern Strom beim Ausfall der Lichtmaschine und bei stehendem Motor. [Wikipedia, 2014a] Traktionsbatterien liefern bei E-Fahrzeugen den Strom für
den Antrieb der Elektromotoren. Anwendungsbeispiele sind:
- Starterbatterien für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor
- elektrische Gabelstapler
- elektrische Rollstühle
- Golf und Servicewagen
- ältere/preiswertere Elektrofahrräder
- ältere/preiswertere Elektroroller
- U-Boote
2.2.1.2 Lithium-Ionen-Akkumulatoren
Charakteristik
Heute kommen Lithium-Ionen-Akkumulatoren zur Anwendung, wenn hohe Energiedichten
benötigt werden. Wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien enthalten kein metallisches Lithium. Der Ladungstransport zwischen den Elektroden erfolgt durch Lithium-Ionen [GRS
Batterien, 2007]. Der Begriff „Lithium-Ionen-Akkumulator“ ist der Oberbegriff für Akkumulatoren auf Lithium-Basis. Beispiele für Ausführungsformen sind:
- Lithium-Polymer-Akkumulator
- Lithiumtitanat-Akkumulator
- Lithium-Mangan-Akkumulator
- Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator
- Lithium-Luft-Akkumulator [Wikipedia, 2014c]
Wiederaufladbare Lithium-Ionen-Akkumulatoren haben keinen, vom Ladezyklus abhängigen,
Memory- oder Lazy-Battery-Effekt. Allerdings verlieren sie durch Alterung ab der Produktion
an Leistung (kalendarische Alterung). Die meisten Hersteller empfehlen in Bezug auf die Lagerung eine 40%-Ladung in kühler Umgebung [GRS Batterien, 2007].
Aufbau
Eine Lithium-Ionen-Zelle besteht aus einer Graphit-Elektrode (negativ) und einer LithiumMetalloxyd-Elektrode (positiv). Das Lithium-Metalloxyd kann Mangan, Nickel oder Kobalt
sein. Die Zusammensetzung hat Einfluss auf die Eigenschaften des Lithium-IonenAkkumulators und ist je nach Hersteller und Güteklasse unterschiedlich. Die Nennspannung
hängt vom Elektrodenmaterial ab und liegt bei 3,6 oder 3,7 Volt. Lithium ist das leichteste
Metall und reagiert stark mit Wasser. Deshalb kommt als Elektrolyt ein wasserfreies, aber
brennbares Lösungsmittel zur Anwendung. Die Elektroden werden durch einen so genannten Separator getrennt, um einen Kurzschluss zwischen den Elektroden zu verhindern. Der
Separator ist für die Lithium-Ionen durchlässig. Die Kathode wirkt wie eine Art Schwamm. So
kann eine große Anzahl von Ionen aufgenommen werden.
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Theoretische Grundlagen
Abbildung 2-2: Aufbau eines Lithium-Ionen-Akkumulators [GRS Batterien, 2007]
Funktionsweise
Li-Ion Batterien sind physikalisch aus drei Komponenten zusammengesetzt, der positiven
Elektrode, der negativen Elektrode und dem Separator. Grundsätzlich bewegt sich in der
Batterie während eines äußeren Stromflusses ein Li-Ion von einer Platte zur anderen. Die
Anode enthält Verbindungen, die während des Ladens Ionen abgeben und während des Entladens Ionen aufnehmen. Umgekehrt verhält es sich bei der positiven Platte. (siehe Abbildung 2-3) Die einzelnen Hersteller von Lithium-Ionen Batterien haben unterschiedliche Zusammensetzungen der chemischen Elektrodenverbindungen entwickelt mit der Zielsetzung
der Erhöhung der Energiedichte und der Senkung der Kosten. Diese unterschiedlichen chemischen Verbindungen weisen auch unterschiedliche Gleichgewichtspotenziale auf, so dass
bei Li-Ion Batterien von keiner einheitlichen Spannungslage gesprochen werden kann. Auch
die Lade- und Entladecharakteristik wird von der Zusammensetzung der Elektroden geprägt.
Die positive Elektrode besteht zumeist aus Lithium-Manganoxid, Lithium-Kobaltoxid oder Lithium- Nickeloxid. Graphit oder amorphes Karbon (CoO2) sind dagegen die Hauptbestandteile der negativen Elektrode [Heinemann, 2006].
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Theoretische Grundlagen
Abbildung 2-3: Schema eines Li-Ionen Akkus [Elektronik-Kompendium.de, 2014b]
Die ablaufende Reaktion ist wie folgt:
LiCoO2 + C   Li 1-x CoO2 + LixC
[GRS Batterien, 2007]
Die Ladeschlussspannung muss bei Li-Ion Batterien extrem genau eingehalten werden.
Mehrere 10 mV über der vom Hersteller vorgegebenen Ladeschlußspannung von in der Regel 4,2 V können die Zelle bereits schädigen (Beschädigung, reduzierte Kapazität, verkürzte
Lebensdauer) oder gar zur Explosion bringen. Li-Ion ist auch im Entladeprozeß weniger ‘tolerant’ als zum Beispiel NiMH. Tiefentladungen unterhalb der end-of-discharge Spannung von
ca. 2,7 V führen zu irreversiblen chemischen Prozessen, die zu Kapazitätsminderungen und
einer Herabsetzung der Zyklenlebensdauer führen. Auf die daraus erwachsenen Anforderungen muss das Batteriemanagementsystem angepasst werden [Heinemann, 2006].
Durchschnittliche, charakteristische Größen [Heinemann, 2006]
- Lebensdauer der Zelle/des Moduls: > 600 Zyklen
- Energiedichte: 149 Wh/kg bzw. 313 Wh/l
- Betriebstemperatur: -10 bis 55 Grad
- Wirkungsgrad: k.A.
- Selbstentladung: k.A.
Die Energiedichte wird hauptsächlich durch das Kathodenmaterial bestimmt. Gängig ist zurzeit vor allem Kobaltoxid, das für Werte von bis zu 180 Wattstunden pro Kilogramm geeignet
ist. Mit Lithium-Nickel-Cobalt (LiNiCo) lassen sich auch Energiedichten bis 240 Wh/kg erreichen. Diese Akkumulatoren besitzen von allen wiederaufladbaren Systemen die höchste
Energiedichte und können daher am meisten Energie bezogen auf ein bestimmtes Volumen
oder Gewicht abgeben. Wie auch bei anderen Sekundärsystemen hängt die Zyklendauer
von der Anwendung ab. Die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien ist im Durchschnitt
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Theoretische Grundlagen
etwa das Doppelte einer Standard-Nickel-Cadmium-Batterie. Zudem gibt es noch Potential
für höhere Energiedichten [GRS Batterien, 2007].
Alterung
Obwohl bei Lithium-Ionen-Akkumulatoren kein Memory- und Lazy-Battery-Effekt auftritt, ist
deren Lebensdauer begrenzt. Sie altern auch dann, wenn sie nicht benutzt werden. Ursache
dafür sind vielfältige irreversible Reaktionen zwischen den Bestandteilen der Zellen, die zu
einer Leistungsminderung führen [Vetter et al., 2005]. Dies sind unter anderem:
•
•
•
•
Oxidation bzw. Reduktion des Elektrolyten
Auslösung von Aktivmaterial
sich bildende Deckschichten (SEI)
mechanische Belastungen durch unterschiedliche Wärmeausdehnung der Materialien
(z.B. Ablösung der Kathodenschicht vom Aluminiumableiter)
• Einbau von Lithium in die Graphit-Anode
• Bildung von metallischen Lithium an der Oberfläche der Graphit-Anode (LithiumPlating)
Abbildung 2-4 gibt einen graphischen Überblick über die Alterungsprozesse. Die Alterungsreaktionen werden vor allem durch hohe und tiefe Temperaturen (Klima, bei Ladung/Entladung) beschleunigt.
Abbildung 2-4: Überblick über Mechanismen, die zur Alterung von Li-Ionen Akkus beitragen
(Quelle [Birkl, 2014]; SEI: solid electrolyte interphase)
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Theoretische Grundlagen
Als für die vorgesehene Verwendung unbrauchbar wird ein Akku dann angesehen, wenn er
nur mehr über 80 % seiner ursprünglichen Kapazität verfügt. Nach Ablauf dieser spezifizierten Lebensdauer ist der Akkumulator jedoch keineswegs unbrauchbar, sondern hat lediglich
einen definierten Prozentsatz seiner Kapazität verloren, so dass der Hersteller eine Neuanschaffung empfiehlt [elektronikinfo.de, 2014].
Einsatzgebiet
Haupteinsatzgebiete sind die Telekommunikation und tragbare Computer. Als Industriebatterie finden Lithium-Ionen-Systeme ihren Einsatz in Hybridfahrzeugen oder in Fahrzeugen mit
neuen Bordnetzen [GRS Batterien, 2007].
Anwendungsgebiete sind vor allem:
- Tragbare Geräte:
o Mobiltelefone
o Digitalkameras
o Camcorder
o Notebooks
o Handheld-Konsolen
o Taschenlampen
- Elektromobilität
o Pedelecs (Elektrofahrräder)
o Elektroautos
o moderne Elektrorollstühle
o Hybridfahrzeuge
- Remote Controlled-Modellbau (Auto-, Flugzeug-, Hubschrauber oder Schiffsmodelle)
- Elektrowerkzeuge (z.B. Akkuschrauber, Gartengeräte)
[Wikipedia, 2014c]
Aufgrund der hohen Energiedichte können sich Lithium-Ionen Akkus bei unsachgemäßer
Handhabung (Kurzschluss) stark erhitzen und sogar entzünden. Weiters ist Lithium ein hochreaktives Metall und manche verbauten Elektrolyte leicht brennbar. Daher gibt es auf nationaler und internationaler Ebene Vorschriften und Normen für den Test, den Transport, die
Lagerung und die Entsorgung von Lithium-Akkus.
2.2.2
Stoffliche Verwertung von Altbatterien/-Akkus
Die Akkumulatoren und Batterien werden in Hochtemperatur-Öfen eingeschmolzen und metallurgisch in ihre verschiedenen Bestandteile getrennt. Das funktioniert mit jeder Form von
Batterien und Akkus. Mit Zink-Kohle-Batterien, Alkali-Mangan-Batterien, Nickel-CadmiumAkkus, Nickel-Metallhydrid-Akkus ebenso wie mit den heute weit verbreiteten LithiumManganoxid-Batterien, Lithium-Polymer-Akkus und den Lithium-Ionen-Akkus.
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Theoretische Grundlagen
2.2.2.1 Verwertungsverfahren
Rund 90% der zurückgegebenen Batterien werden einem metallurgischem Recycling zugeführt, wodurch vor allem Eisenwerkstoffe zurückgewonnen werden [GRS Batterien, 2012]. Im
Folgenden werden die Verwertungsverfahren speziell für Blei-Akkumulatoren sowie für Lithium-Ionen-Akkumulatoren beschrieben.
2.2.2.1.1 Verwertung von Blei-Akkumulatoren
Die verbrauchten Blei-Akkumulatoren (wie z.B. Starterbatterien für die Automobilindustrie
sowie Industriebatterien wie Staplerbatterien oder Akkumulatoren, die u.a. zur Notstromversorgung verwendet werden) werden komplett mit Säure in ein säuredichtes, überdachtes Lager angeliefert. Bei der anschließenden Aufbereitung erfolgt in einem Brecher die sortenreine
Trennung in die Fraktionen Bleigitter und Bleipaste, Kunststoffe (Polyethylen, Zellulose), Gehäusematerial sowie Schwefelsäure. Die anfallende Bleipaste wird mit Natronlauge entschwefelt. Hierbei entstehen Bleioxid und Natriumsulfat, so dass in der anschließenden Verhüttung Schwefeldioxidemissionen vermindert werden. Bei der Verhüttung werden Bleigitter
und die entschwefelte Bleipaste in Kurztrommelöfen eingeschmolzen und mit Hilfe von Zuschlagsstoffen wird eine niedrigschmelzende deponierbare Silikatschlacke erzeugt. Die weitere Verarbeitung des an den Öfen produzierten Rohbleis erfolgt in der Raffination. In der
Raffinerie wird das Rohblei in Kesseln wiederum geschmolzen und die unerwünschten Begleitelemente entfernt. Durch gezielte Zugaben entstehen spezifische Bleilegierungen. Das
fertig legierte Blei wird zu Barren gegossen [ERA-GmbH, 2014].
Ein großer Anteil der in Österreich anfallenden Fahrzeugbatterien wird bei der Firma BMG
Metall und Recycling GmbH in Arnoldstein (Kärnten) verwertet. Die Fahrzeugbatterien enthalten Blei, das nach dem Recycling wieder in neuen Fahrzeugbatterien verwendet werden
kann [elektro-ade.at, 2014].
In der Abbildung 2-5 sind der Input und der Output des Verfahrens der Firma BMG Metall
und Recycling GmbH dargestellt.
Projekt Akku4Future – 2nd Life
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Theoretische Grundlagen
Abbildung 2-5: Blei-Säure-Batterie Recyclingprozess der Firma BMG Metall und Recycling
GmbH [BMG, 2014]
Die Schwefelsäure wird zu Natriumsulfat verarbeitet. Dieses wird für die Produktion von
Waschmittel und Glas verwendet. Das Gehäusematerial aus Polypropylen wird gemahlen
und in einem weiteren Schritt dem Kunststoff-Recycling zugeführt. Die KunststoffRestfraktion gelangt in die thermische Verwertung. Das recycelte Blei wird für neue Fahrzeugbatterien oder andere Blei-Anwendungen verwendet [elektro-ade.at, 2014].
2.2.2.1.2 Verwertung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
Die bisherigen Verwertungsmethoden konzentrieren sich vorwiegend auf die Rückgewinnung
der Wertmetalle Nickel und Kobalt aus Kleinbatterien. Bei den derzeitigen Verfahren werden
zumeist die kompletten Batteriezellen mechanisch oder thermisch aufgeschlossen, um die
Wertmetalle danach in Kombinationen pyro- und hydrometallurgischer Verfahren wiederzugewinnen. Die Batteriezellen bzw. deren Inhaltsstoffe werden bei einem pyrometallurgischen
Verfahren in einem Ofen bei sehr hohen Temperaturen erhitzt, so dass die enthaltenen Metalle schmelzen und sich trennen lassen. Bei einem hydrometallurgischen Verfahren werden
die vorher abgetrennten Aktivmaterialien der Batteriezellen mit Lauge behandelt und die Metalle so herausgelöst. Der Fokus liegt hierbei aber nicht auf der Verwertung von LithiumSekundärbatterien und der Rückgewinnung von Lithium [Hanisch, 2014].
Das Projekt „Lithorec I“ verfolgt den Ansatz des Recyclings mit hoher LithiumRückgewinnung. Das Projekt hat die Wiedergewinnung von NE-Metallen, vor allem von Lithium, aus Hybrid- und Elektrofahrzeugen zum Ziel.
Projekt Akku4Future – 2nd Life
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Theoretische Grundlagen
Im Projekt Lithorec II wird dieses Verfahren derzeit mit Hilfe einer Pilotanlage getestet. Es
wird die Praxistauglichkeit und Anwendbarkeit des gesamten Prozesses von der Demontage
der Batterie aus der E-Mobilität bis hin zur Aktivmaterialsynthese in der Pilotanlage getestet
(siehe Abbildung 2-6).
Abbildung 2-6: Verfahrensschritte beim Lithium-Batterie-Recycling [Steinbild, 2012]
Demontage
Die Autobatterie muss zu Beginn des Verfahrens in die Module und Einzelzellen zerlegt werden. Eine vollautomatische Demontage ist bei den am Markt befindlichen Batterien schwierig. Dies liegt an den unterschiedlichen Bauformen und internen Strukturen der Batterien. Die
manuelle Demontage wiederum ist als unwirtschaftlich und sicherheitskritisch anzusehen.
Ein erfolgversprechender Ansatz ist ein von der TU Braunschweig entwickeltes so genanntes
hybrides Demontagesystem mit einem Roboter in Verbindung mit manuellen Tätigkeiten
[Steinbild, 2012].
Entladung
Daraufhin werden die Zellen entladen, um etwaige Kurzschlüsse und folglich der Gefahr einer Entzündung vorzubeugen.
Zerkleinerung und Elektrolytrückgewinnung
Im Anschluss werden die Batteriezellen mechanisch aufgeschlossen. Dies erfolgt durch Zerkleinerungsprozesse mit Hilfe eines Shredders. Die Einzelteile werden in einem nächsten
Schritt in Fraktionen für die weiteren aufbereitungstechnischen Verfahren aufgeteilt. Die
Fraktionen sind:
-
Zellhülle/Gehäusematerial (10-15%)
Elektrolyt (10-20%)
weitere Bauteile (2-5%)
Separator/Folien (ca. 3%)
Projekt Akku4Future – 2nd Life
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Theoretische Grundlagen
- Elektroden (ca. 65%)
Der flüssige Elektrolyt wird für die weiteren Recyclingschritte abgetrennt. Da der Elektrolyt
sehr hochwertig ist, wird derzeit noch ein Rückgewinnungs- und Aufarbeitungsverfahren
entwickelt [Steinbild, 2012].
Mechanische Aufbereitung
Danach werden die Verbünde der Anoden und Kathoden für die darauf folgende hydrometallurgische Aufbereitung voneinander getrennt. Sie bestehen zu 15 % aus Kupferfolie und zu
31 % aus der organischen Beschichtung der Anode (Graphite und Ruße) sowie zu 8 % aus
der Aluminiumfolie und zu 46 % aus der Aktivmaterial-Beschichtung der Kathode. Für die die
Elektrodenseparation wurden zwei unterschiedliche Prozesse (alternativ oder kombiniert)
entwickelt, zum einen ein nasschemischer Prozess (96 % des Aktivmaterials kann separiert
werden) und zum anderen ein mechanischer Prozess (99 % des Aktivmaterials kann separiert werden) [Hanisch, 2014].
Hydrometallurgie
Anschließend erfolgt die hydrometallurgische Aufbereitung der separierten Beschichtungspulver aus Lithium-Ionen-Batterien. Bei dem Verfahren können je nach Aktivmaterial 85 % 95 % des Lithiums aus dem separierten Kathodenmaterial zurückgewonnen werden. Die Lithium-Ausbeute ist deutlich höher, als bei den klassischen pyrometallurgischen Verfahren
[Hanisch, 2014]. In der unten angeführten Graphik (Abbildung 2-7) ist das Schema der Lithium-Rückgewinnung dargestellt [Kwade, 2012].
Abbildung 2-7: Schema hydrometallurgisches Lithium-Recycling von Autobatterien aus der
E-Mobilität; UM = Übergangsmetalle [Kwade, 2012]
Bei der Rückgewinnung von Lithium handelt es sich primär um Extraktionsprozesse mit starken Säuren. Die lithiumhaltigen Extrakte werden in reines und für Batterien direkt wiederver-
Projekt Akku4Future – 2nd Life
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Theoretische Grundlagen
wendungsfähiges Lithiumhydroxid (LiOH) umgewandelt und gereinigt. Dieses kann bei Bedarf auch in Lithiumcarbonat überführt werden. Das Verfahren verbindet chemische Trennund Reinigungsverfahren sowie ein elektrochemisches Membranverfahren bzw. die so genannte Elektrodialyse. Dieses Material kann vor allem für die Synthese von Lithiumleitsalzen
sowie von Kathodenmaterial verwendet werden. Derzeit steht zur hydrometallurgischen Aufbereitung der separierten Beschichtungspulver aus Lithium-Ionen-Batterien in Langelsheim
(Deutschland) eine Pilotanlage der Firma Rockwood Lithium GmbH) [Kwade, 2012].
Aktivmaterialsynthese
Die so genannten Übergangsmetalle Kobalt, Nickel sowie Mangan werden als Lösungen
aufkonzentriert und durch Fällungs-, Mahl- und Kalzinierprozesse wieder Batterieaktivmaterialien hergestellt. Die untersuchten Verfahren zeigten im Labormaßstab sowohl in ökologischer als auch in ökonomischer Hinsicht positive Ergebnisse [Hanisch, 2014].
2.2.2.2 Gesetzliche Regelungen EU/Österreich
Rechtlich ist die Sammlung und Verwertung von Batterien in der EU-Batterierichtlinie [RL
2006/66/EG, 2008] geregelt. Sie schreibt für die EU-Mitgliedsstaaten das Recycling aller Batterien und Akkumulatoren vor. In Österreich wurden die Bestimmungen der EU-Richtlinie
durch die österreichische Batterienverordnung [BGBl. II Nr. 159/2008, 2008] umgesetzt. Die
Verordnung betrifft alle Typen von Batterien und Akkumulatoren, unabhängig von Form, Gewicht oder Verwendung, lose oder eingebaut. Dazu gehören Industriebatterien, Fahrzeugbatterien sowie alle Arten von Gerätebatterien und –akkumulatoren, darunter auch Handy- und
Notebook-Akkumulatoren sowie Knopfzellen in PCs oder Uhren [UFH, 2014].
Die wichtigsten Bestimmungen der Batterienverordnung sind [UFH, 2014]:
1. Der Erstinverkehrsetzer, d.h. jede Person mit Sitz in Österreich (Hersteller, Importeur), der Batterien erstmals in Österreich gewerblich in Verkehr bringt, ist zur Rücknahme verpflichtet.
2. Bei Geräte- und Fahrzeugbatterien ist die Teilnahme an einem Sammel- und Verwertungssystem verpflichtend.
Weiters wurde durch die EU Kommission eine Verordnung für die Angabe der Kapazität auf
sekundären (wiederaufladbaren) Gerätebatterien sowie auf Fahrzeugbatterien erlassen [VO
1103/2010, 2010]. Diese Verordnung gilt unmittelbar, d.h. eine gesonderte Umsetzung in den
Mitgliedstaaten ist nicht erforderlich.
In der Abfallbehandlungspflichtenverordnung [BGBl. II Nr. 459/2004 idF BGBl. II Nr.
363/2006, 2004] werden die wesentlichen Vorgaben bei der Lagerung und Behandlung der
verschiedenen Batterienarten getrennt nach deren Zusammensetzung festgelegt.
Projekt Akku4Future – 2nd Life
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Theoretische Grundlagen
2.2.3
Weiter- und Wiederverwendung
Das österreichische Abfallwirtschaftsgesetz [BGBl. I Nr. 102/2002, 2002] und die EU Abfallrahmenrichtlinie [RL 2008/98/EG, 2008] sehen in der 5-stufigen Abfallhierarchie, vor der
sonstigen Verwertung oder der Beseitigung, die Vorbereitung zur Wiederverwendung und
das Recycling 1 vor.
Grundlage für eine Wiederverwendung von gebrauchten Akkumulatoren, die für ihren ursprünglichen Einsatzzweck nicht mehr die ausreichende Leistung erbringen, ist die Diagnose
und Beurteilung der verbliebenen Leistungsfähigkeit des Akkus. Aufgrund dieser Diagnose
kann die Beurteilung der Eignung zu einer Weiterverwendung, die Festlegung der notwendigen Arbeiten im Rahmen der Vorbereitung zur Wiederverwendung des Akkus als Ganzes
oder einzelner Komponenten oder der Zuteilung zu einem möglichst hochwertigen Recycling
erfolgen.
1 Recycling: jedes Verwertungsverfahren, durch das Abfallmaterialien zu Erzeugnissen, Materialien oder Stoffen
entweder für den ursprünglichen Zweck oder für andere Zwecke aufbereitet werden.
Projekt Akku4Future – 2nd Life
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Resultate
2.3 Resultate
In diesem Kapitel werden die Resultate der Recherche und Berechnungen, bezogen auf die
Marktanalyse von Akkumulatoren in Österreich, Italien und der EU dargestellt. Dabei wird der
Status Quo der Mengenströme von Akkumulatoren zusammengefasst. Weiters werden Entwicklungen und Forschungsfelder im Bereich „Refreshing“ bei Blei- und Lithium-Akkus beleuchtet.
In vielen in diesem Bericht zitierten Studien, wird der Begriff „Batterie“ synonym für den Begriff „Akkumulator“ verwendet. In der englischen Sprache bedeutet der Begriff „Akkumulator“
„rechargeable battery“, also wiederaufladbare Batterie.
2.3.1
Ist-Stand-Mengenerhebung
In Kapitel 2.3.1 werden die Mengenströme von Blei- und Li-Ionen-Akkumulatoren in Österreich und der EU dargestellt. Im Detail wird die Massenbilanz (Import, Export, Recycling) für
Österreich abgeschätzt. So kann in weiterer Folge das Blei- und Lithium-IonenAkkumulatoren-Lager in Österreich abgeschätzt werden. Auch wird die Veränderung der Anteile der verschiedenen Typen von Akkumulatoren in den letzten Jahren dargestellt.
Die Datengrundlage zur Erarbeitung dieses Kapitels ist schwach. Spezifische Aufzeichnungen für die zwei Akku-Typen „Blei-Akkumulatoren“ sowie „Lithium-IonenAkkumulatoren“ gibt es für Österreich nicht. Deshalb wurden Daten aus der Schweiz
sowie Deutschland herangezogen und diese für Österreich hochgerechnet. Auch die
Abschätzung des Akku-Lagers in Österreich (Import, Export, Produktion, Bestand) gestaltete sich schwierig. Eine zukünftige spezifischere Datensammlung für Österreich
im Bereich Akkumulatoren wäre deshalb empfehlenswert, um in Zukunft detailliertere
Aussagen treffen zu können.
2.3.1.1 Marktanalyse - Akkumulatoren nach Einsatz
Li-Ionen-Akkumulatoren werden vor allem für Mobiltelefonie, Notebooks und elektrisches
Werkzeug benutzt. Weitere Einsatzgebiete sind z.B. bei Kameras und bei Antrieben im Modellbau. Näher eingegangen wird im Folgenden auf die drei Einsatzgebiete Mobiltelefone,
Notebooks und elektrische Werkzeuge. Es werden Zahlen aus dem Jahr 2009 vorgestellt
und anhand der Entwicklungen der letzten Jahre eine Prognose für das Jahr 2015 gegeben.
Da die Studie aus dem Jahr 2010 ist, stellen die Jahre 2010 bis 2015 Prognosejahre dar
[Avicenne Developpement, 2010]. Neuere Marktzahlen bzw. Studien, die eine Prognose über
die zukünftige Entwicklung des gesamten Lithium-Ionen-Akkumulator-Marktes abgeben,
konnten nicht ausfindig gemacht werden. In Kapitel 2.3.2.3 wird eine Abschätzung für das
zukünftige Aufkommen von Lithium-Ionen-Alt-Akkumulatoren in der E-Mobilitätsbranche in
Deutschland dargestellt.
Projekt Akku4Future – 2nd Life
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Resultate
Mobiltelefone:
Im Jahr 2009 wurden in 100 % der Mobiltelefone Li-Ionen-Akkumulatoren verwendet. Im
Durchschnitt werden 1,02 Akku-Packs pro Gerät verwendet. In einem Akku-Pack findet sich
zumeist 1 Li-Ionen-Zelle. Das durchschnittliche Gewicht einer Zelle liegt bei 22 Gramm
[Avicenne Developpement, 2010].
Tabelle 2-1: Menge an Li-Ionen-Zellen für Mobiltelefone 2009 und 2015
2009
Österreich
Italien
Europa
2015
Stück in Mio.
Tonnen
Stück in Mio.
Tonnen
3
26
167
74
564
3.700
4
31
212
98
687
4.700
Notebooks:
Im Jahr 2009 wurden in 99 % der Notebooks Li-Ionen-Akkumulatoren eingesetzt. Im Durchschnitt werden 1,04 Akku-Packs pro Gerät verwendet. In einem Akku-Pack finden sich im
Durchschnitt 5,8 Li-Ionen-Zellen. Für 2015 wird prognostiziert, dass sich die Anzahl der Zellen pro Akku-Pack verringern wird, und zwar von durchschnittlich 5,8 (2009) auf 5,5 Zellen
pro Pack. Das durchschnittliche Gewicht einer Zelle liegt bei 48 Gramm [Avicenne
Developpement, 2010].
Tabelle 2-2: Menge an Li-Ionen-Zellen für Notebooks 2009 und 2015
2009
2015
Stück in Mio.
Tonnen
Stück in Mio.
Tonnen
Österreich
6
283
11
510
Italien
Europa
34
280
1.613
13.000
61
505
2.908
24.000
Elektrische Werkzeuge:
Im Jahr 2009 wurden in 31% der Elektro-Werkzeuge Li-Ionen-Akkumulatoren eingesetzt. Im
Durchschnitt werden 1,94 Akku-Packs pro Gerät verwendet. In einem Akku-Pack finden sich
im Durchschnitt 5 Li-Ionen-Zellen. Für 2015 wird prognostiziert, dass sich die Anzahl der
Packs pro Gerät verringern wird, und zwar von durchschnittlich 1,94 (2009) auf 1,90 Packs
pro Gerät. Das durchschnittliche Gewicht einer Zelle liegt bei 45 Gramm [Avicenne
Developpement, 2010].
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Resultate
Tabelle 2-3: Menge an Li-Ionen-Zellen für Elektrische Werkzeuge 2009 und 2015
2009
Österreich
Italien
Europa
2015
Stück in Mio.
Tonnen
Stück in Mio.
Tonnen
0,7
4,3
38
36
224
1.700
1,4
8,5
69
67
412
3.100
Zusätzlich kamen in Summe im Jahr 2009 3.500 Tonnen an tragbaren, wieder aufladbaren
Li-Ionen-Batterien von „anderen Anwendungen“ wie Spielekonsolen, Camcorders, Schnurlostelefonen, Elektrorasierern, elektrischen Zahnbürsten, Elektrischen Reinigungsgeräten,
MP3-Playern, tragbare medizinische Geräten und Anderem in Umlauf. Abbildung 2-8 zeigt
den Marktanteil einzelner Länder für Li-Ionen-Zellen in „anderen Anwendungen“. Die Werte
der Jahre 2010 – 2015 sind Prognosewerte, da die Studie aus dem Jahr 2010 stammt
[Avicenne Developpement, 2010]. Der Bedarf an Li-Ionen-Zellen für Anwendungen wie
Spielekonsolen und Camcorders liegt im Jahr 2015 bei 170 Millionen Stück bzw. etwa 5.100
Tonnen. Im Vergleich zum Jahr 2008 ist dies eine Steigerung von 32 % (in Stück) bzw. 37 %
(in Tonnen). Der europäische Markt teilt sich wie folgt auf:
Abbildung 2-8: Menge an Li-Ionen-Zellen in Stück und in Gewicht für „andere Anwendungen“
Aufgrund des rasanten Anstiegs an verkauften Elektrogeräten wie Notebooks und Mobiltelefone stieg der Bedarf von Li-Ionen-Akkumulatoren im Jahr 2015 im Vergleich zum Jahr 2009
von 20.000 t auf über 35.000 t pro Jahr. Der Bedarf an NiCd- und NiMH-Akkus stagniert. In
Abbildung 2-9 ist der Europäische Markt für Akkumulatoren im Jahr 2009 und im Jahr 2015
(Prognose), nach Einsatzbereichen gegliedert, dargestellt [Avicenne Developpement, 2010].
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Resultate
Abbildung 2-9: Entwicklung des Marktes für Akkumulatoren 2009 und 2015 nach Art der
Anwendung (PRB = Portable Rechargeable Battery)
Eine weiträumigere Unterteilung nach dem Einsatzgebiet verwendet die Koordinierungsstelle
Elektroaltgeräte in Österreich (Zahlen für Italien konnten nicht ermittelt werden.). Es wird
zwischen Gerätebatterien, Fahrzeugbatterien und Industriebatterien unterschieden. Im Gesamten wurden im Jahr 2012 29.914 t an Batterien in Verkehr gesetzt, davon 87 % Fahrzeugbatterien, 0,9 % Industriebatterien und 12 % Gerätebatterien. Eine Unterteilung in die
verschiedenen Einsatzbereiche ist in der Tabelle 2-4 ersichtlich.
Tabelle 2-4: In Verkehr gesetzte Massen von Batterien/Akkumulatoren in Österreich (in Tonnen)
2011
2012
Gerätebatterien
[t]
Änderung
[%]
Fahrzeugbatterien
[t]
Änderung
[%]
Industriebatterien
[t]
Änderung
[%]
3.614
3.717
+2,86
24.901
25.923
+4,11
211
275
+30,29
Unter Gerätebatterien werden alle gekapselten Batterien verstanden, die problemlos in der
Hand gehalten werden können. Darunter fallen z.B. Monozellenbatterien (z.B. Typ AA oder
AAA). Sonstige Batterien für Mobiltelefone, Notebooks, schnurlose Elektrowerkzeuge, Spielzeuge und Haushaltsgeräte (z.B. Elektrische Zahnbürste, Rasierer). Es ist zu erwähnen,
dass jene Industriebatterien, welche in Elektro- und Elektronikgeräten für private Haushalte
in Verwendung stehen, ebenfalls als Gerätebatterien gelten (um deren Sammlung und Finanzierung sicherzustellen). Weiters fallen auch Knopfzellen (z.B. für Hörgeräte, Armbanduhren, kleine tragbare Geräte) in die Kategorie der Gerätebatterien [Lebensministerium,
s.a.].
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Resultate
Fahrzeugbatterien sind Batterien für den Anlasser sowie die Zündung oder die Beleuchtung
von Fahrzeugen. Auch Industriebatterien, welche nach Type oder Bauart in Fahrzeugen in
Verwendung stehen, gelten als Fahrzeugbatterien [Lebensministerium, s.a.].
Industriebatterien sind beispielsweise Batterien für
• die Not- oder Reservestromversorgung in Krankenhäusern, Flughäfen oder Büros
• den Einsatz in Zügen oder Flugzeugen,
• Offshore-Bohrinseln oder Leuchttürme,
• die Nutzung für tragbare Inkassogeräte in Geschäften und Restaurants, Strichcodelesegeräte in Geschäften, professionelle Videotechnik für Fernsehsender und Studios, Gruben- und Taucherlampen an Helmen von Bergleuten und Berufstauchern,
• Sicherheitssysteme von elektrisch betätigten Türen, mit denen das Blockieren der
Türe oder das Einklemmen von Personen verhindert werden soll,
• unterschiedlichste Geräte in der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik,
• die Verwendung bei Solarmodulen sowie weiteren photovoltaischen und sonstigen
Anwendungen im Bereich der erneuerbaren Energien,
• Fahrzeuge mit Elektroantrieb, wie Autos, Rollstühle, Fahrräder, Flughafenfahrzeuge
und Führerlose Transportsysteme-Fahrzeuge (wie sie z.B. in großen Lagern Verwendung finden) [Lebensministerium, s.a.].
Eine detailliertere Aufgliederung in die verschieden Typen von Akkumulatoren kann nicht
vorgenommen werden. Die für die oben genannten Zahlen zuständige Stelle (Elektroaltgeräte Koordinierungsstelle) wurde kontaktiert, jedoch konnten auch durch die persönliche Kontaktaufnahme keine weiteren Zahlen generiert werden. Laut [Grinschgl, 2014] der Firma
Saubermacher AG gibt es keine Aufzeichnungen über die Differenzierung nach Art der Batterien bzw. Art der Akkumulatoren. Es werden die Gerätebatterien (keine BleiAkkumulatoren) nach den verschiedenen Batterie- und Akkumulatortypen wie diese in den
Verwertungsanlagen benötigt werden, sortiert.
2.3.1.2 Marktanalyse - Akkumulatoren nach Typen
Werden Akkumulatoren nach den Typen betrachtet, so ist in der Abbildung 2-10 ersichtlich,
dass die Menge der Li-Ionen-Akkumulatoren von Jahr zu Jahr stetig ansteigt. Laut Avicenne
(2010) weist der Markt der Li-Ionen-Akkumulatoren eine Wachstumsrate von etwa 9% pro
Jahr auf. Die Menge anderer Akkumulator-Typen wie NiMH-Akkumulatoren oder NiCdAkkumulatoren steigen nur leicht bzw. fallen sogar [Avicenne Developpement, 2010].
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Resultate
Abbildung 2-10: Prognose der Mengen von Akkumulatoren in Europa nach Type; (CAGR =
Compound Annual Growth Rate)
Werden die aufgezeichneten Absatzzahlen (verkauften Mengen) von LithiumHaushaltsbatterien (nicht wieder aufladbar) des Batterieverbands Schweiz herangezogen
und mit der Einwohnerzahl Österreichs (8,5 Mill. in Österreich, 8,2 Mill. in der Schweiz) in
Beziehung gesetzt, so können folgende Absatzzahlen für Österreich abgeschätzt werden
[Batterieverband Schweiz, 2007-2012].
Für die verkaufte Menge an Lithium-Haushaltsbatterien (nicht wieder aufladbar) in Österreich, gemessen in Tonnen, konnten Werte für die Jahre 2000 bis 2011 generiert werden
(Abbildung 2-11). Zuletzt, im Jahr 2010 und 2011, stiegen die verkauften Mengen deutlich an
[Bundesamt für Umwelt, 2011].
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Resultate
Abbildung 2-11: Abschätzung der Absätze von Lithium-Haushaltsbatterien in Österreich (in
Tonnen) (Datenbasis Schweiz)
Für die verkaufte Stückanzahl an Lithium-Haushaltsbatterien (nicht wieder aufladbar) in Österreich konnten Werte für die Jahre 2006 bis 2011 generiert werden (Abbildung 2-12).
Abbildung 2-12: Abschätzung der Absätze von Lithium-Haushaltsbatterien in Österreich (in
Stück) (Datenbasis Schweiz)
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Resultate
Der Bedarf von Lithium-Haushaltsbatterien (nicht wieder aufladbar) steigt in Österreich stetig
an. Insgesamt wurden im Jahr 2011 knapp 848.000 Stück Lithium-Haushaltsbatterien mehr
verkauft als im Jahr 2006.
2.3.1.3 Produktion von Akkumulatoren
Die Recherche von Produktionsstandorten von Akkumulatoren in Österreich und Italien erfolgte aufgrund der Angaben auf folgenden Internetseiten:
1. http://basytec.de/links.html [basytec.de, 2014]
2. http://www.wlw.at [wlw.at, 2014]
3. http://de.enfsolar.com/directory/component/battery [enfsolar.com, 2014]
2.3.1.3.1 Österreich
Die Recherche von Akkumulator-Herstellern in Österreich ergab, dass es bloß einen Hersteller von Akkumulatoren/Batterien in Österreich gibt. Das Unternehmen Banner Batterien Österreich GmbH hat seinen Sitz in Linz (Oberösterreich) und produziert vor allem Starterbatterien (Blei-Akkumulatoren). Das Unternehmen Banner Batterien GmbH setzt jährlich etwa
3.700.000 Stück Starterbatterien ab. 90 % davon werden exportiert. In Österreich verbleiben
jährlich somit 370.000 Stück an Starterbatterien der Firma Banner GmbH [Banner GmbH,
2014].
Lithium-Batterien werden in Österreich keine produziert.
2.3.1.3.2 Italien
Für Italien konnten neun Hersteller für Akkumulatoren/Batterien recherchiert werden. Diese
sind:
1. Fiamm
2. IBC – International Battery Company
3. Midac Batteries
4. Accu Italia
5. FAAM
6. Zucchetti Centro Sistemi
7. NBA
8. NEC
9. SEACC Accumulatori
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Resultate
2.3.1.4 Stoffliche Verwertung in Österreich
Im Jahr 2012 wurden insgesamt 16.065 Tonnen an Altbatterien gesammelt. 88 % davon sind
Fahrzeugbatterien, 0,10 % Industriebatterien und etwa 12 % Gerätebatterien. Wird die in
Verkehr gesetzte Menge (29.914 Tonnen) und die gesammelte Menge (16.065) im Jahr
2012 miteinander verglichen, so beläuft sich die Sammelquote im Jahr 2012 auf 53 % [EAK,
2012].
Tabelle 2-5: Gesamtsammelmassen in Tonnen von Alt-Batterien in Österreich
Gerätebatterien
[t]
2011
2012
Änderung
[%]
1.738
1.909
Fahrzeugbatterien
[t]
+9,81
10.892
14.142
Änderung
[%]
Industriebatterien
[t]
+29,84
Änderung
[%]
22
15
-31,69
In Österreich sind insgesamt fünf Sammel- und Verwertungssysteme im Bereich der Altbatterien genehmigt [EAK, 2012].
Tabelle 2-6:
Sammel- und Verwertungssysteme für Altbatterien und -akkumulatoren in
Österreich
Sammel- und Verwertungssystem
Gerätebatterien
Fahrzeugbatterien
Industriebatterien
Elektro Recycling Austria GmbH
European Recycling Platform Österreich GmbH
X
X
X
X
X
X
Interseroh Austria GmbH
Umweltforum Haushalt Elektroaltgeräte System GmbH
Umweltforum Starterbatterien
X
X
X
X
X
X
Das UFS (Umweltforum Starterbatterien) ist mit 90 % Marktanteil Marktführer unter den
Sammel- und Verwertungssystemen für Fahrzeug-Altbatterien. Das Unternehmen sammelte
innerhalb von 15 Jahren etwa 13 Mio Stück Starterbatterien pro Jahr. Die darin enthaltenen
138.000 t Blei wurden zu 99 % recycelt und für die Produktion von neuen Fahrzeug-Batterien
verwendet. Innerhalb eines Jahres werden somit im Durchschnitt etwa 867.000 Stück
Starterbatterien gesammelt und verwertet [UFS, 2014].
Der größte Teil der in Österreich anfallenden Fahrzeugbatterien wird bei der Firma BMG
Metall und Recycling GmbH in Arnoldstein bei Kärnten verwertet. Die Fahrzeugbatterien enthalten Blei, das nach einem entsprechenden Recycling wieder in neue Fahrzeugbatterien
eingesetzt werden kann [EAK, 2014].
Etwa 80 % der in Österreich gesammelten Gerätebatterien sind Primärbatterien, also nicht
wiederaufladbare Batterien. Diese Batterien werden hauptsächlich in einer Recyclinganlage
der Fernwärme Wien verwertet. Der Rest, also 20 % sind Sekundärbatterien, welche wiederaufladbar sind, darunter auch Li-Ionen Akkumulatoren. Die Sekundärbatterien und Lithium-
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Resultate
Batterien werden an Verwertungsanlagen in Europa, vor allem in Deutschland, Niederlande
und Frankreich, weitergegeben, da es für diese Typen keine Verwertungsmöglichkeit in Österreich gibt [EAK, 2014].
Laut [Pomberger, 2013] liegt die Recycling-Effizienz von Blei-Akkumulatoren bei etwa
65 Masse%, von Ni-Cd-Batterien bei 75 Masse% und von Sonstigen (wie etwa LithiumIonen-Akkumulatoren) bei 50 Masse%. Als Recyclingeffizienz wird der Quotient aus der
Masse der anrechenbaren Outputfraktion und der Masse der Inputfraktion in Prozent berechnet. Die Recycling-Effizienz betrifft rein die stoffliche Verwertung, nicht die energetische
Verwertung [Union, 2012].
2.3.2
Vergleich Import/Export und Akku-Bestand (Lager) in Österreich
Im Folgenden wird der Außenhandel zweier unterschiedlicher Akkumulatoren-Klassen beschrieben und deren mengenmäßige Veränderung hinsichtlich Export und Import sowie Produktion in Österreich veranschaulicht, um einen Trend in Richtung Anstieg oder Verringerung
der folgenden zwei Klassen in Österreich festzustellen:
1. „Lead-acid electric accumulators (vehicle)
2. Lead acid electric accumulators except for vehicles
Der Re-Im- und Re-Export der Güter wird nicht berücksichtigt. Die Daten werden von der
Webseite „factfish.com“ entnommen, welche Webtools zur Verfügung stellt und statistische
Daten aufbereitet. Die entnommenen Export- und Importzahlen stammen wiederum von Aufzeichnungen der UN.
Diese Datenbank verwendet unter anderem das Harmonized Commodity Description and
Coding System (HS). Das harmonisierte System ist eine aus ca. 5.000 Codenummern bestehende Klassifikation der Vereinten Nationen zur Einteilung von Waren (Dienstleistungen
nicht eingeschlossen) für zolltarifliche Zwecke und zur Klassifizierung von Außenhandelsdaten.
In den nachfolgenden Abbildungen der beiden Akkumulator-Klassen werden die Differenzen
zwischen jährlichem Import und Export dargestellt (Balken „Saldo“ = in Österreich verbleibend). Dies bedeutet jedoch nicht, dass die gesamte Anzahl dieser Güter in Österreich verbleiben. Deshalb kann nicht davon ausgegangen werden, dass der gesamte Balken zum Bestand (Lager) gezählt werden kann. Es bestehen unterschiedliche Möglichkeiten, welche
Wege die verschiedenen Klassen des Balkens „Saldo“ gehen. Zum einen können diese Produkte als Zwischenprodukte verwendet werden. Die Banner GmbH z.B. produziert Fahrzeugbatterien in Österreich. Diese werden zu einem Großteil exportiert und in Fahrzeuge
eingebaut. Ein Teil der Fahrzeuge kann wiederum wieder nach Österreich importiert werden.
Zum anderen können diese direkt in den österreichischen Konsum gelangen und somit zur
Veränderung des Akkumulatoren-Lagers beitragen.
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Resultate
Die Top 10 der Produktionsländer von Akkumulatoren und Batterien sind vollständiger halber
in Abbildung 2-13 dargestellt. Die Produktion von Akkumulatoren findet überwiegend in Asien
statt. Vor allem China, aber auch Japan und die USA sind die Haupt-Produktionsländer für
Akkumulatoren.
Abbildung 2-13: Top 10 Länder für die Produktion (in %) von Akkumulatoren, Primärzellen
und Batterien (www.factfish.com, 2014)
2.3.2.1 Bleiakkumulatoren Starterbatterien
Der HS-Code von Starterbatterien ist 850710. Die Bezeichnung lautet „Lead-acid electric accumulators (vehicle)“.
In der folgenden Tabelle wird der Handel (Import und Export) von Starterbatterien im Zeitraum von 1994-2012 dargestellt.
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Resultate
Tabelle 2-7:
Entwicklung des Außenhandels von Starterbatterien in Österreich von 19942012 [factfish.com, 2014]
Starterbatterien
1994
1995
Export (Menge in t)
Import (Menge in t)
Saldo
34.120
40.878
4.905
6.102
-29.215
-34.776
1996
1997
1998
1999
2000
2001
42.923
49.895
53.103
48.370
53.958
54.776
6.993
6.056
8.517
12.897
17.780
15.194
-35.930
-43.838
-44.586
-35.473
-36.178
-39.582
2002
2003
2004
2005
2006
2007
49.063
46.366
53.918
49.260
56.166
52.660
17.914
19.919
22.908
24.381
26.287
23.335
-31.150
-26.447
-31.010
-24.879
-29.878
-29.325
2008
2009
2010
2011
2012
48.535
58.987
59.849
9.805
9.417
32.207
21.187
24.905
31.932
30.434
-16.328
-37.800
-34.943
22.127
21.017
In Abbildung 2-14 ist ersichtlich, dass der Außenhandel von Starterbatterien keinem klar ersichtlichen Aufwärts- oder Abwärtstrend folgt. Der Import von Starterbatterien stieg seit 1994
stetig an. Auch der Export von Starterbatterien legte bis zum Jahr 2010 zu. Bis 2010 ist der
Export immer höher als der Import, womit ein Saldo-Minus in Bezug auf das Akku-Lager entsteht. Der Produktionsstandort der Firma Banner Batterien GmbH in Linz (Österreich) exportiert allein jährlich etwa 33.300 Tonnen Starterbatterien (3.700.000 Stück/Jahr x 90% Exportquote = 3.330.000 Stück x 10 kg (Ø Gewicht) = 33.300.000 kg / 1000 kg = 33.300 Tonnen)
[Banner GmbH, 2014]. In den Jahren 2011 und 2012 verbleiben erstmals jeweils etwa
20.000 Tonnen Starterbatterien in Österreich. Der Import ist in diesen beiden Jahren höher
als der Export. Warum in diesen Jahren erstmals Starterbatterien in Österreich verbleiben
(der Import also höher ist als der Export), konnte nicht eruiert werden. Im Rahmen dieser
Recherche konnte die Abnahme beim Export in den Jahren 2011 und 2012 nicht behandelt
und erklärt werden.
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 28
Resultate
Abbildung 2-14: Entwicklung des Außenhandels von Starterbatterien in Österreich von 1994
bis 2012
Da der Export langjährig größer ist als der Import entsteht ein negativer Saldo in Bezug auf
das Akku-Lager. Diese Aussage müsste bei Bedarf jedoch durch weitere Recherchen abgesichert werden.
Der Vergleich von Export und Import liefert nur bedingt Aussagen über das Akkulager. Deshalb wurde ergänzend eine Abschätzung über den KFZ-Bestand durchgeführt. Abbildung
2-15 zeigt den Kfz-Bestand in Österreich im Jahre 2013, Abbildung 2-16 zeigt die zeitliche
Entwicklung des KFZ-Bestands in Österreich. [Statistik Austria, 2014]
Der Bestand im Jahr 2013 beläuft sich auf ca. 6,4 Mio Kraftfahrzeugen, und setzt sich aus
etwa 4.600.000 Personenkraftwagen, 409.000 Lastkraftwagen, 449.000 Motorräder sowie
295.000 Motorfahrräder aber auch sonstigen Fahrzeuge wie Wohnmobilen, Erntemaschinen,
Bussen, Sattelzugfahrzeugen und ähnlichem (Anzahl: 590.000 Stück) zusammen.
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 29
Resultate
Abbildung 2-15: Kfz-Bestand in Österreich 2013 [Statistik Austria, 2014]
Abbildung 2-16: Zeitliche Entwicklung des Kfz-Bestands in Österreich [Statistik Austria, 2014]
Das durchschnittliche Gewicht einer KFZ-Batterie wurde anhand von im Internet recherchierten Bandbreiten grob abgeschätzt (Tabelle 2-8). 1
1 http://de.wikipedia.org/wiki/Starterbatterie
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 30
Resultate
Tabelle 2-8: Annahmen Gewicht Kfz-Starterbatterien
PKW
LKW
Motorrad
Mofa
Sonstige
Batteriegewicht (min) [in kg]
10
35
2
0,5
35
Batteriegewicht (max) [in kg]
30
65
5
2
65
Damit kann das Lager (Bestand) an Starterbatterien in Österreich auf etwa 145.000 Tonnen
geschätzt werden (Bandbreite:ca. 83.000-207.000 t).
In den letzten 10 Jahren hat der Bestand an Kfz in Österreich jährlich im Mittel um etwa
88.000 Fahrzeuge (1,5% des Bestandes) zugenommen. Daraus lässt sich eine jährliche Zunahme des Batterielagers um etwa 2.200 Tonnen abschätzen.
2.3.2.2 Traktionsbatterien und Industriebatterien
Der HS-Code (Version HS 1992) von Traktionsbatterien und Industriebatterien ist 850720.
Die Bezeichnung lautet „Lead acid electric accumulators except for vehicles“.
In der folgenden Tabelle wird der Handel (Import und Export) von Traktionsbatterien und Industriebatterien im Zeitraum von 1994 bis 2012 dargestellt.
Tabelle 2-9:
Entwicklung des Außenhandels von Traktions- und Industriebatterien in Österreich von 1994-2012 [factfish.com, 2014]
Traktions- und Industriebatterien
1994
1995
1996
1997
Export
[t]
Import
[t]
Differenz
[t]
4.094
4.392
2.591
2.248
3.384
4.621
3.883
7.947
-710
228
1.293
5.699
1998
1999
2000
2001
2002
2003
1.983
1.801
2.507
3.929
3.422
4.442
9.026
7.530
9.091
10.822
8.896
8.892
7.043
5.729
6.584
6.893
5.474
4.450
2004
2005
2006
2007
2008
2009
4.964
4.557
6.226
5.361
6.002
5.527
10.801
9.308
11.400
10.517
9.175
10.006
5.837
4.752
5.174
5.156
3.174
4.479
2010
2011
2012
4.699
3.508
3.232
8.231
6.044
6.404
3.533
2.536
3.173
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 31
Resultate
In Abbildung 2-17 ist ersichtlich, dass der Außenhandel von Traktions- und Industriebatterien
bis zum Jahr 2009 einem leichten Aufwärtstrend folgt. Die Menge an in Österreich verbliebenen Traktions- und Industriebatterien sind Schwankungen unterlegen. Ab dem Jahr 2008
lässt sich ein Abwärtstrend der in Österreich verbliebenen sowie importierten und exportierten Traktions- und Industriebatterien erkennen.
Abbildung 2-17: Entwicklung des Außenhandels von Traktions- und Industriebatterien in Österreich von 1994 bis 2012
2.3.2.3 Entwicklung zum Aufkommen von Lithium-Ionen-Akkumulatoren
Da keine verwertbaren Daten über die Entwicklung des Außenhandels von Lithium-IonenAkkumulatoren in Österreich recherchiert werden konnten (Vermutlich aufgrund der Tatsache, dass Lithium-Ionen-Akkumulatoren eine recht neue technologische Entwicklung darstellen.), wird auf eine deutsche Studie über die zukünftige Entwicklung des Altbatterierücklaufes
von Lithium-Ionen-Akkumulatoren aus der E-Mobilität zurückgegriffen. In der Abbildung 2-18
werden drei Szenarien zum Altbatterierücklauf in Deutschland dargestellt.
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 32
Resultate
Abbildung 2-18: Darstellung der Annahmen der Szenarien zur Markt- und Technologieentwicklung [Hanisch, 2014]
„BEV“ bedeutet „Battery Electric Vehicles“ und sind reine Elektrofahrzeuge. Genauer gesagt
sind es Kraftfahrzeuge, die einen elektrischen Antrieb verfügen. Die elektrische Energie wird
aus einem Akkumulator entnommen. Dieser wird mit Hilfe von stationären Ladevorrichtungen
geladen.
„PHEV“ bedeutet „Plug-In Hybrid Electric Vehicles“ bzw. so genannte Plug-InHybridfahrzeuge. PHEVs sind Hybridfahrzeuge, deren Akkumulatoren unabhängig von dem
eingebauten Verbrennungsmotor durch Anschluss an stationäre Ladevorrichtungen geladen
werden können. Die Möglichkeit eines rein elektrischen Betriebs für kurze bzw. mittlere Strecken (ca. 40 km) ist Bedingung.
„HEV“ bedeutet „Hybrid Electric Vehicles. Diese Art von Hybridfahrzeugen sind PKWs, die
sowohl mit einem Elektromotor als auch mit einem konventionellen Verbrennungsmotor angetrieben werden können. Die Versorgung mit elektrischer Energie erfolgt aus einem Akkumulator, welcher beispielsweise durch Bremskraftrückgewinnung (Rekuperation) wieder aufgeladen wird. Ein rein elektrischer Antriebsmodus ist keine Bedingung [Hanisch, 2014].
In Abbildung 2-19 werden die drei Szenarien und ihr unterschiedlicher Altbatterieaufkommensverlauf dargestellt. Werden die drei Szenarien miteinander verglichen, so ist ersichtlich,
dass die jährlichen Abfallmengen von Altbatterien stark voneinander abweichen und unter-
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 33
Resultate
schiedlich schnell wachsen. Auch die Zusammensetzung des Altbatterieaufkommens ist im
Zeitverlauf und je nach Szenario unterschiedlich.
Im Jahr 2015 liegt das gesamte Altbatterieaufkommen zwischen 70 und 400 Tonnen. Großteils stammen diese Mengen aus PHEVs, nämlich rund 50 bis 270 Tonnen. Altbatterien aus
HEVs fallen mit unter 20 Tonnen kaum ins Gewicht. Batterien aus BEVs fallen bloß im politischen Szenario mit etwa 100 Tonnen ins Gewicht.
Das Aufkommen von Altbatterien aus der E-Mobilität wird im Jahr 2020 auf 1.000 Tonnen im
realistischen Szenario, 4.000 Tonnen im pessimistischen Szenario und 11.500 Tonnen im
politischen Szenario geschätzt. Des Weiteren wird davon ausgegangen, dass der Großteil
dieser Akkumulatoren aus PHEVs stammt. Der Anteil der Akkumulatoren aus HEVs bleibt
weiterhin gering. Akkumulatoren aus BEVs sind im pessimistischen Szenario weiterhin unbedeutend. Erhebliche Anteile erreichen diese jedoch in den anderen Szenarien. Im politischen Szenario wird von einem Drittel ausgegangen (4.000 Tonnen), im realistischen Szenario hingegen von der Hälfte (500 Tonnen) [Hanisch, 2014].
Abbildung 2-19: Vergleich des Altbatterieaufkommensverlauf (Masse) der drei Szenarien
[Hanisch, 2014]
Bis zum Jahr 2030 wird angenommen, dass das jährliche Aufkommen an Akkumulatoren aus
der E-Mobilität im Durchschnitt zwischen 20 % (pessimistisches Szenario) und 40 % (realistisches Szenario) anwächst. Im pessimistischen Szenario werden etwa 22.000 Tonnen Altbatterien angenommen, im realistischen Szenario 29.000 Tonnen. Im politischen Szenario
wächst der Elektrofahrzeugmarkt vergleichsweise stark und früh an und führt zu einem Altbatterieaufkommen von etwa 150.000 Tonnen im Jahr 2030. HEVs erreichen bloß im pessimistischen Szenario einen nennenswerten Anteil von 9 %, also etwa 2.000 Tonnen. In allen
drei Szenarien tragen Akkumulatoren aus PHEVs weiterhin zu einem großen Anteil bei. Akkumulatoren aus BEVs jedoch gewinnen zunehmend an Bedeutung und übertreffen den Anteil an PHEVs im pessimistischen und realistischen Szenario sogar. Abbildung 2-20 verdeut-
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 34
Resultate
licht die Entwicklung der Zusammensetzung des Altbatterieaufkommens der drei Szenarien
für ausgewählte Zeitpunkte [Hanisch, 2014].
Abbildung 2-20: Vergleich des Altbatterieaufkommens (Masse) nach Batterievarianten der
drei Szenarien [Hanisch, 2014]
Werden die in der Abbildung 2-20 angeführten Zahlen auf die österreichische Einwohnerzahl
(A: 8,5 Millionen versus D: 82 Millionen) umgelegt, so wird das Altbatterieaufkommen aus
der E-Mobilität im Jahr 2015 bei etwa 7 bis 41 Tonnen (je nach Szenario) liegen. Im Jahr
2020 wird das Altbatterieaufkommen schätzungsweise zwischen 104 Tonnen und 1.192
Tonnen liegen. 10 Jahre später, im Jahr 2030, wird das Aufkommen von Altbatterien aus der
E-Mobilität zwischen 2.280 Tonnen und 15.549 Tonnen (je nach Szenario) liegen.
Werden die Entwicklungen von Lithium- und Blei-Akkumulatoren gegenüber gestellt, so ist zu
beobachten, dass das Aufkommen von Lithiumbatterien in der E-Mobilität in Zukunft stark
ansteigen wird. Es wird ein jährliches Wachstum von 20 % bis 40 % prognostiziert. Werden
die vergangenen Entwicklungen der Blei-Batterien betrachtet, so kann ein jährliches Wachstum des Blei-Akku-Lagers (Starterbatterien sowie Traktions- und Industriebatterien) von 8 %
geschätzt werden. Da die Zahlen bei den Blei-Akkumulatoren die Vergangenheit und bei den
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 35
Resultate
Lithium-Akkumulatoren die Zukunft betrachten, kann hier kein direkter Vergleich gezogen
werden. Trotzdem ist ein gewisser Trend hin zu einem starken Wachstum des Aufkommens
an Lithium-Batterien in der Automobilbranche zu erkennen, während bei Blei-Akkumulatoren
in den letzten Jahren ein leichter Anstieg zu erkennen ist.
2.3.3
Neue Verwertungsverfahren für Lithium-Akkus
Im Rahmen des Förderprogramms Elektromobilität 1 fördert das deutsche Bundesministerium
für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit seit 2009 einschlägige Forschungsprojekte, die auch die Entwicklung und das Recycling von Fahrzeugbatterien zum Thema haben. So untersuchte und erprobte LithoRec 2 mögliche Verwertungsverfahren für LithiumIonen-Akkumulatoren aus der Elektro-Automobilbranche.
Laut [Hanisch, 2014] sind die Demontage der kompletten Batteriesysteme und die Separation der Aktivmaterialien von den Elektroden sowie die hydrometallurgische Aufarbeitung der
Beschichtung nicht nur ökologisch, sondern auch ökonomisch sinnvoll. Abbildung 2-21 zeigt
mögliche Kombinationen unterschiedlicher Verfahren für das Recycling von Lithium-IonenAkkumulatoren. Am Ende jeder Verfahrenskombination kann Lithium zurückgewonnen werden. Die unterschiedlichen Prozesse kombinieren immer eine mechanische Behandlung mit
einem hydrometallurgischem und/oder einem pyrometallurgischem Verfahren.
Abbildung 2-21: mögliche Verwertungsverfahren für das Recycling von Lithium-IonenAkkumulatoren [Hanisch, 2014]
Die beiden rechts dargestellten Verfahren stellen die konventionellen Verfahren des Batterieund Akku-Recyclings dar und fokussieren dabei auf die Wertmetalle Kobalt und Nickel. Diese
1 http://www.erneuerbar-mobil.de
2 http://www.lithorec.de
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 36
Resultate
Verfahren werden im Wesentlich pyrometallurgisch durchgeführt und müssen zur Rückgewinnung des Lithiums mit hydrometallurgischen Verfahren kombiniert werden. Bei diesen
beiden konventionellen Verfahren ist die Rückgewinnung eines großen Anteils an Lithium nur
mit sehr hohem Aufwand möglich, so dass heutzutage die aus dem Prozess abfallende lithiumhaltige Schlacke anderen Anwendungen zugeführt wird z.B. der Bauindustrie. Ähnlich wie
bei vielen Elektronikartikeln wie beispielsweise bei Mobiltelefonen wird das Lithium einer
Verwertung in neuen Batterien entzogen.
Bei dem Forschungsprojekt „LithoRec“ konnte hingegen im Labormaßstab ein Verfahren
entwickelt werden, in welchem auf rein mechanischem und hydrometallurgischem Weg, also
dem Auslaugen und anschließenden Ausfällen des Lithiums, neben Kobalt und Nickel auch
ein Großteil des Lithiums direkt wiedergewonnen werden kann (1. Verfahren in Abbildung
2-21). Ein weiterer Vorteil des LithoRec-Prozesses ist, dass die zurückgewonnenen Materialien bei mechanischer Aufbereitung im Labormaßstab nachgewiesenermaßen Batteriequalität aufweisen und somit ein geschlossener Kreislauf der strategisch wichtigen Batterierohstoffe erfolgt [Hanisch, 2014].
Im Rahmen des Forschungsprojektes konnte gezeigt werden, dass die stoffliche Verwertung
von Lithium-Ionen-Akkus auf Basis von mechanischen und hydrometallurgischen Prozessen
technisch mit hoher Ausbeute und Reinheit möglich und ökologisch sowie ökonomisch sinnvoll ist. Je mehr die Übergangsmetalle Kobalt und Nickel durch andere Materialien bei den
Batterieaktivmaterialien ersetzt werden, desto interessanter wird diese Alternative zur pyrometallurgischen Aufbereitung. Der Grund ist, dass beim pyrometallurgischen Verfahren das
Lithium und das Aluminium nicht zurückgewonnen werden können und somit als Einnahmequelle wegfallen. Sehr wichtig für die Nutzung des zurück gewonnenen Lithiums und der
Übergangsmetalllösung als Rohstoff für die Herstellung von neuem Aktivmaterial ist, dass
die Verunreinigung mit Aluminium sehr klein gehalten wird. Unter dieser Voraussetzung können aus den zurück gewonnenen Metallen Batteriematerialien synthetisiert werden, die auf
Basis von ersten Tests die gleichen Eigenschaften (z.B. zyklische Lebensdauer) wie Batteriematerialien aus primären Rohstoffen aufweisen [Hanisch, 2014].
Beim Folgeprojekt „LithoRec II“ 1, welches bis Ende 2015 läuft, werden die bei LithoRec im
Labormaßstab entwickelten Prozesse auf Anlagengröße hochskaliert und so der Aufbau einer Pilotanlage für 100.000 kg Batteriezellen pro Jahr aus Automotive-Anwendungen ermöglicht. Es wird davon ausgegangen, dass 85 % bis 95 % an Lithium wieder rückgewonnen
werden kann sowie nahezu 100 % an Nickel, Kobalt und Mangan und 90% des Aluminiums
und Kupfers aus den Beschichtungsfolien [Bloch, 2014].
1 http://www.lithorec2.de
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 37
Resultate
2.3.4
Refreshing und Second Use
In Kapitel 2.3.4.1 und Kapitel 2.3.4.2 wird der derzeitige Stand von Refreshing-Verfahren bei
Blei-Akkumulatoren sowie Lithium-Ionen-Akkumulatoren vorgestellt. Daraufhin werden Forschungsarbeiten im Bereich Second Use von Lithium-Ionen-Batterien beschrieben.
2.3.4.1 Refreshing
Unter Refreshing wird in diesem Bericht, die möglichst weitgehende Wiederherstellung der
ursprünglichen Leistungsfähigkeit eines Akkus unter Einsatz physikalischer, chemischer,
elektrischer und elektronischer Verfahren, bei welchen der Akku in seinen Bestandteilen
nicht zerstört oder verändert wird, definiert.
2.3.4.1.1 Blei-Akkumulatoren
Bei Blei-Akkumulatoren sind Methoden und Technologien zur Diagnose des Zustandes der
Akkus und zur Wiederherstellung der ursprünglichen Leistungsfähigkeit vorhanden und werden
offensiv
am
Markt
angeboten
(USA:
z.B.
www.batterydoctors.com,
www.industrialbatterydoctors.com;
Europa:
www.bluebatt.com,
www.renergydeutschland.de, www.megapulser.de,).
Die eingesetzten Geräte zerstören mithilfe von hochfrequenten, pulsierenden Lade- und Entladeströmen auf elektrochemischen Weg die gebildeten Bleisulfatkristalle, welche die Ladespannung erhöhen und so ein Vollladen des Akkus verhindern. Alle anderen Alterungserscheinungen wie Plattenkorrosion, Gitterwachstum, etc. werden nicht behoben. [Kowalski,
2014] schätzt, dass von den angekauften kaputten Batterien von Gabelstaplern rund 90 %
durch bluebatt wiederhergestellt werden. Der Anteil ist im Bereich der Traktionsbatterien
deshalb so hoch, da die Batterien modular aus einzelnen Zellen aufgebaut sind und vielfach
eine einzelne kaputte Zelle für das Versagen der ganzen Batterie verantwortlich ist. Die Quote im Bereich der PKW-Starterbatterien ist wesentlich schlechter, da die Batterien über einen
wesentlich kleineren Freiraum für den Bleischlamm verfügen und daher die Sulfatierung seltener der Grund des Versagens ist. Daher wird die Regeneration der Starterbatterien den
KFZ-Werkstätten überlassen.
Die oben aufgeführten Firmen bieten einerseits Geräte bzw. Dienstleistungen für die laufende Wartung der eingesetzten Batterien im Betrieb an aber kaufen auch Altbatterien auf, die
nach entsprechender Überholung wieder zum Verkauf angeboten werden. Seit diesem Jahr
hat bluebatt ein mobiles Gerät im Einsatz, das eine Regeneration von Batterien vor Ort ermöglicht. Für die Überholung der Batterie eines Staplers ist ein Tag notwendig [Kowalski,
2014].
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 38
Resultate
2.3.4.1.2 Lithium-Akkumulatoren
Für die Ladung von Lithium-Ionen-Akkus sind auf den Akkutyp abgestimmte Betriebsparameter einzuhalten. Dies gewährleistet ein Batteriemanagementsystem (BMS), das eine
Überladung und eine Tiefentladung der Zellen verhindert. In kleinen Akkus (Mobiltelefone,
Laptops) ist diese Elektronik im Akkupack integriert.
Trotz des BMS ist es möglich, dass sich Li-Ionen Akkus durch die Selbstentladung tiefentladen, wenn sie längere Zeit nicht in Gebrauch sind. Bei etwa 2,8 V/Zelle aktiviert sich eine
Schutzschaltung und beim dem Versuch solche Akkus wieder zu laden, werden diese in der
Regel von den Ladegeräten als „defekt“ ausgewiesen. Zur Reaktivierung dieser Li-IonenAkkumulatoren von Kleingeräten (Mobiltelefone, Funkgeräte, …) verfügen beispielsweise die
Batterie-Analyse- und –Testgeräte der Fa. CADEX 1 über ein Boost-Programm das die
Schutzschaltung überwindet und der Akku wieder aufgeladen werden kann. Aus einem Feldversuch bei einem Mobilfunkbetreiber gibt CADEX an, dass von den als Defekt reklamierten
Akkus 90 % wiederhergestellt werden konnten, bei 30 % war eine Reaktivierung nach Tiefentladung notwendig.
Dr. Imre Gyuk, vom US Department of Energy schätzt, dass rund 1 Mio. Lithium-Ionen Akkus
im Recycling landen obwohl sie noch immer eine Speicherkapazität von bis zu 80 % aufweisen. Auch US Mobilfunkbetreiber berichten, dass unter den, als Garantiefall reklamierten Akkupacks, bei 90 % kein Mangel festzustellen ist [Buchmann, 2014].
2.3.4.2 Second Use von Li-Akkus
Lithium Akkumulatoren haben eine Zellspannung von rund 3,6 V, abhängig von den verwendeten Elektrodenmaterialien. Mit Energiedichten von 200 Wh/kg und höher, sind Lithium Akkus die derzeit leistungsstärksten Energiespeicher [Yoshio et al., 2009]. Die Akkus haben
keinen Memoryeffekt, wie er von NiCd- oder NiMH-Akkus bekannt ist. Durch Alterung verlieren sie trotzdem an Leistung. Diese ist abhängig von nutzungsspezifischen Bedingungen wie
Betriebstemperatur, Art der Ladung und Entladung sowie auch von der Zeitspanne ab Herstellung (kalendarische Lebensdauer). So schädigen Temperaturen über 30° C über mehrere
Monate den Akku wesentlich. Der Grund für die Alterung sind meist irreversible chemische
Reaktionen.
Forschungsarbeiten versuchen einerseits diese Reaktionen zu analysieren und mit Hilfe
neuer Materialien, Materialpaarungen und Fertigungstechniken die Alterung zu minimieren
und andererseits den Alterungsprozess in Abhängigkeit von Nutzung, Zyklenanzahl, Alter
und Umgebungsbedingungen zu modellieren. Im Rahmen des europäischen Projektes
1 http://www.cadex.com/de/products/cell-phone-battery-tester
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 39
Resultate
LIBERAL 1 wurden Prüfprozeduren und Testverfahren entwickelt, die es erlauben, die Zyklenund Lebensdauerperformance von verschiedenen Lithium-Ionen-Batterietechnologien objektiv zu bewerten und zu untersuchen. Ziel der Arbeit ist auch die Beschreibung von Alterungsmechanismen und die Identifizierung der Zellanteile, die für Kapazitätsverlust und Leistungsminderung verantwortlich sind.
Forschungsarbeiten über die Alterungsreaktionen selbst, Methoden zu deren Quantifizierung
und die Modellierung der Alterungsprozesse um die Batteriemanagementsysteme entsprechend einstellen zu können sind bis dato aktuelle Themen [Vetter et al., 2005], [Herb, 2010]
[Zimmerman & Quinzio, 2010], [Conte et al., 2011], [Agubra & Fergus, 2013], [Schmidt,
2013], [Birkl, 2014].
Wegen ihrer hohen Energiedichte wird die Weiterverwendung von gebrauchten Akkus von
Elektrofahrzeugen für Anwendungen mit geringerem Energiebedarf seit längerem diskutiert
und untersucht. So verfügen Lithium-Ionen Akkus über eine Energiedichte von etwa
120 Wh/kg. Blei-Akkus erreichen nur rund 40 Wh/kg. Somit übertrifft ein gebrauchter Li-Ionen
Akku, der über nur mehr 60 % seiner ursprünglichen Speicherfähigkeit verfügt, mit 72 Wh/kg
wesentlich den neuen Blei-Akku [Buchmann, 2014].
Im Rahmen des deutschen Forschungsförderungsprogramms „Erneuerbar mobil“ untersucht
das eben angelaufene Projekt „StaTrak“ 2 bis Ende 2015 die Möglichkeiten der Wiederverwendung von Traktionsbatterien in stationären Speichern sowie sich daraus ergebende mögliche Geschäftsmodelle. Neben der Bestimmung der Restlebensdauer der gealterten Akkus
ist die Standardisierung der Batteriemodule im Automobilbau ein Thema des Projekts.
[Heuer & Lux, 2014]
Die Arbeitsgruppe „USABC Battery Recycling Group“ innerhalb des United States Council for
Automotive Research hat 2014 eine Richtlinie herausgegeben in der detaillierte Empfehlungen für das Design von Elektromobilen enthalten sind, welche die Rückbaubarkeit und die
Wiederverwendbarkeit der Energiespeicher zu verbessern. Weiters werden explizit die Möglichkeiten einer kaskadische Nutzung der Energiespeicher erläutert, in der, ähnlich wie in der
EU-Abfallrahmenrichtlinie, die stoffliche Verwertung bzw. Entsorgung an letzter Stelle steht
(Reuse, Remanufacture, Repurpose, Recovery/Recycle). [USABC Battery Recycling Group,
2014]
Mit 2013 hat das US Energieministerium ein Programm zur Förderung von Elektrofahrzeugen gestartet 3. Ziel ist es, dass bis zum Jahr 2022 für eine Durchschnittsfamilie Elektrofahrzeuge zum selben Preis angeboten werden können wie, derzeit KFZ mit Verbrennungs-
1 “Lithium Battery Evaluation and Research - Accelerated Life test direction“ Projekt-Nr. ENK6-CT-2002-00626;
abgeschlossen 2006; http://cordis.europa.eu/projects/rcn/64856_de.html
2 http://www.erneuerbar-mobil.de/de/projekte/vorhaben-im-bereich-der-elektromobilitaet-von-2013/forschung-und-
entwicklung-zum-thema-batterierecycling/StaTrak
3 http://energy.gov/eere/vehicles/vehicle-technologies-office-plug-electric-vehicles-and-batteries
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 40
Resultate
kraftmaschinen. Dafür sollen u.a. das Gewicht und die Größe der Energiespeicher halbiert
und deren Produktionskosten auf 25 % gesenkt werden 1. [DOE, 2013], [DOE, 2014] Man
rechnet in den USA, dass ab 2020 rund 1 Mio. Stück an großen Lithium-Ionen Akkumulatoren von den E-Mobilen verschiedenster Hersteller anfallen werden, die über eine Restspeicherkapazität von 70 – 80 % des Neuwertes haben [Mosher, 2014].
Am Thema „Second-Use“ in Zusammenhang mit Akkus aus dem Bereich der Elektroautomobilität wird in den USA mindestens seit 2010 unter Förderung des US Departments of
Energy geforscht [Neubauer & Pesaran, 2011]. Weiters räumt das US Bundesrecht mit 42
U.S. Code § 16195 dem Energieminister die Möglichkeit ein, ein eigenes Programm über die
Weiterverwendung von gebrauchten Akkus von Elektrofahrzeugen einzurichten. In Spanien
untersucht [Faria et al., 2014] Szenarien, wie die Akkus nach einem Einsatz im Elektrofahrzeug (6-8 Jahre) mit der um 30 % reduzierten Kapazität noch weitere 2-3 Jahre als Speicher
im Haushalt eingesetzt werden.
[Burke, 2009] hält gebrauchte Akkus aus Elektromobilen am ehesten für die Absicherung von
Telekommunikationsanlagen und für den Lastausgleich innerhalb des Stromnetzes für geeignet. Die Möglichkeiten Spannungsspitzen im Stromnetz unter Einsatz von dezentralen
Batteriespeichern (Distributed Energy Storage System DESS) zu verringern wurde zuvor
schon von [Nourai, 2007] im Rahmen eines praktischen Versuchs erfolgreich getestet. Speziell in einem Netz, in dem neben der Großkraftwerke eine Vielzahl an dezentralen Stromproduzenten (PV-Anlagen, Windkraft, Kleinkraftwerke, Kraft-Wärme-Kopplungen, Industriebetriebe, …) (erneuerbare) Energie ins Netz einspeisen, helfen die Speicheranlagen dem
Netzbetreiber, die Belastung besser zu steuern und die Ausfallsicherheit des Netzes zu erhöhen. So entschied der Netzbetreiber nach einjähriger Testphase, dass die, gegenüber anderen Regelungsmechanismen höheren Kosten für den Aufbau von intelligent vernetzten
DESS-Anlagen, gegenüber dem Nutzen für das Netz, gerechtfertigt sind.
Mit der Weiterverwendung von Li-Ionen-Akkus als Pufferspeicher zur Verringerung von Spitzenlasten im Stromnetz oder zur Abpufferung von Netzausfällen führen General Motors und
ABB konkrete Versuche in den USA durch. Dabei werden mehrere gebrauchte Akkus zu einem neuen Speicher zusammengeschlossen (siehe Abbildung 2-22). Weiters wird in [Bond,
2013] darauf hingewiesen, dass eine Kombination von Akkus unterschiedlicher Automarken
wegen der unterschiedlichen Charakteristik der Akkus praktisch nicht möglich ist. Ein weiteres entscheidendes Element ist ein, auf die (gealterten) Akkus abgestimmtes Batteriemanagementsystem (BMS), um ein friktionsfreies Zusammenspiel der Einzelkomponenten zu garantieren. Neben der Tatsache, dass eine Weiterverwendung der Akkus die Kosten für den
Autobesitzer verringert, weist [Neubauer & Pesaran, 2011] in den Schlussfolgerungen darauf
hin, dass die Untersuchung und die zuverlässige Vorhersage des Langzeitverhaltens und der
Zuverlässigkeit der gebrauchten Akkus ein Schlüsselbereich für die Auswahl der Einsatzgebiete und der Beurteilung der Tauglichkeit der Akkus ist. Langzeituntersuchungen an gealter-
1 http://energy.gov/eere/vehicles/vehicle-technologies-office-batteries
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 41
Resultate
ten Akkus und die Entwicklung von entsprechenden Alterungsmodellen werden dringend
empfohlen.
Abbildung 2-22: Versuchsanlage in den USA aus 5 gebrauchten E-Fahrzeug-Batterien als
Pufferspeicher für 3-5 Wohnhäuser für ca. 2 Stunden [Bond, 2013]
In den USA hat die Rechargeable Battery Association – PRBA ein Positionspapier zu Wiederaufbereiteten Lithium-Ionen Zellen und Akkus herausgegeben, in dem sie auf die möglichen Risiken und Gefahren sowie Haftungen eingeht und eine Kennzeichnung der aufbereiteten Akkus fordert [PRBA - The Rechargeable Battery Association]. Auch [Kerchner, 2013]
weist aus juristischer Sicht auf die Verantwortung der Aufbereiter und möglichen Risiken, die
in der Reaktivität der Bestandteile der Lithium-Ionen-Zellen begründet sind, hin, wenn gebrauchte Lithium-Ionen-Zellen zu neuen Akkus gebaut und in Bereichen eingesetzt werden,
für welche die verwendeten Zellen ursprünglich nicht dimensioniert und ausgelegt wurden.
2.4 Zusammenfassung
In den folgenden Unterkapiteln wird zum einen die Mengenentwicklung der verschiedenen
Energiespeicher zusammengefasst, zum anderen wird ein Überblick über das Refreshing
von Blei- und Lithium-Akkus gegeben und der zukünftige Forschungsbereich in diesem Bereich beschrieben.
2.4.1
Mengenentwicklung Energiespeicher
Lithium-Ionen-Batterien finden sich heutzutage vor allem in Mobiltelefonen (2015 in Ö: ~98
Tonnen), Notebooks (2015 in Ö: ~510 Tonnen) und elektrisch betriebenen Werkzeugen
(2015 in Ö: ~67 Tonnen), aber auch in Spielekonsolen, Camcorders, elektrischen Zahnbürs-
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Resultate
ten und vielen anderen elektrisch betriebenen Geräten des Alltags. Während das Aufkommen an NiCd- und NiMH-Batterien stagniert bzw. nur leicht ansteigt, boomen Lithium-IonenBatterien im Elektrobereich. Für Lithium-Haushaltsbatterien (nicht wieder aufladbar) in Österreich wird geschätzt, dass im Jahr 2011 56 Tonnen abgesetzt werden konnten; im Vergleich
dazu waren es im Jahr 2000 etwa 45 Tonnen. Auch bei den Lithium-Primärzellen ist somit
ein Aufwärtstrend zu erkennen. Aber vor allem für Lithium-Akkumulatoren in der Automobilbranche wird in Zukunft ein starker Aufwärtstrend erwartet. Es wird prognostiziert, dass das
Altbatterieaufkommen aus der Elektro-Automobilbranche bis zum Jahr 2030 um jährlich
20 % bis 40 % anwachsen wird. Im Jahr 2015 wird das Aufkommen von Altbatterien aus der
E-Mobilität im Durchschnitt dreier Szenarien (pessimistisch, realistisch, politisch) auf 20 Tonnen geschätzt, im Jahr 2020 auf 570 Tonnen und im Jahr 2030 auf 6.945 Tonnen.
Bei den Blei-Akkumulatoren werden massemäßig in Österreich vor allem Fahrzeugbatterien
am meisten in Verkehr gesetzt (2012: 26.000 Tonnen von insg. 30.000 Tonnen). Der Rest
von 4.000 Tonnen teilt sich auf Geräte- und Industriebatterien auf. Die Sammelquote beläuft
sich auf etwas über 50 %.
Basierend auf dem Kfz-Bestand in Österreich kann das Lager (Bestand) an Starterbatterien
in Österreich auf etwa 145.000 Tonnen geschätzt werden (Bandbreite: 83.000-207.000 t).
Aus der Bestandsentwicklung an Kfz in Österreich kann eine jährliche Zunahme des Batterielagers um etwa 2.200 Tonnen abgeschätzt werden.
2.4.2
Refreshing von Blei-Akkus
Für Blei-Akkus werden Geräte am Markt angeboten, welche durch hochfrequente Stromimpulse die, sich besonders bei langsamer und tiefer Entladung bildenden Sulfatkristalle wieder
auflösen. Die Sulfatkristallbildung kann im Betrieb durch Beachtung der Vorgaben der Hersteller minimiert bzw. vermieden werden. Durch die Desulfatisierung kann die Lebensdauer
der Akkus verlängert und nicht mehr funktionstüchtige Akkus reaktiviert werden. Alle anderen
Alterungserscheinungen die einen Ausfall des Akkus verursachen - vor allem die Zerstörung
der Bleielektroden - sind irreversibel und können nicht behoben werden.
Traktionsbatterien können zu einem hohen Prozentsatz regeneriert werden, da diese Modular aufgebaut sind und so schon der Ausfall von einem der bis zu 40 Zellen zu einer unbrauchbaren Batterie führt. Wiederaufbereitet Zellen werden am Markt angeboten.
Bei PKW Starterbatterien ist die Regenerationsrate wesentliche geringer, da diese, wegen
der kompakten Bauweise, über weniger Schlammraum verfügen und es daher leichter zu
Kurzschlüssen kommt, als bei großen Batterien wie z.B. von LKW.
2.4.3
Refreshing von Lithium-Akkus
Die Alterungsprozesse bei Lithium-Akkus sind irreversibel und beruhen auf chemischen und
physikalischen Reaktionen zwischen den verbauten Materialien. Diese Reaktionen laufen
Projekt Akku4Future – 2nd Life
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Resultate
auch ohne Nutzung des Akkus ab. Hohe und tiefe Temperaturen (> 40°C, < 0°C) und extreme Betriebszustände fördern den Alterungsprozess. Es gibt gegenwärtig keine Technologien
welche die Alterungsprozesse rückgängig machen. Entwickelt werden neue Materialpaarungen für Elektroden und Elektrolyte um die Alterung zu verlangsamen.
Kleine Akkupacks (Mobiltelefone, Laptop udgl.) verfügen über ein integriertes Batteriemanagementsystem das Überladen und Tiefentladen verhindert. Schäden in dieser Elektronik sind
oft für die Unbrauchbarkeit des Akkupacks verantwortlich. Diese Elektronik verhindert auch
die Wiederaufladung von Akkus, die sich z.B. durch lange Lagerung tiefentladen haben.
Spezielle Ladegeräte können diese Sperre überwinden.
Zum Thema Elektromobilität gibt es zumindest in den USA und in Deutschland längerfristig
angelegte Forschungsprogramme in Kooperation mit Automobilherstellern, in denen auch
unterschiedliche Fragestellungen rund um Energiespeicher – vor allem Lithium-Ionen-Akkus
– untersucht werden. In den nächsten 10 – 20 Jahren wird mit einem starken Ansteigen der
Menge an großen Akkupacks aus E-Mobilen gerechnet. So arbeitet man in Deutschland an
der Entwicklung eines Recyclingverfahrens im industriellen Maßstab, das eine fast vollständige Wiedergewinnung des Lithiums aus den gebrauchten Akkus ermöglicht. Besonders in
den USA wird das Thema gebrauchte Lithium-Akkus aus dem Bereich der E-Mobilität in anderen Anwendungsgebieten weiter zu verwenden seit längerem intensiv diskutiert und beforscht. Als Anwendungen kommen größere, stationäre Anlagen in Frage wie Backupsysteme in der Telekommunikation, Speicher für Photovoltaikanlagen, Absicherungssysteme gegen Netzausfall und Speicher im Versorgungsnetz zur Abpufferung von Bedarfsspitzen und
zur besseren Integration von dezentralen, kleineren Stromeinspeisern.
Geschäftsmodelle, die Second Use von Akkus von E-Mobilen aufgreifen, sind noch nicht bekannt. Von Seiten der E-Mobil-Erzeuger bzw. Besitzer ist eine Weiterverwendung attraktiv,
weil durch den Wert der gebrauchten Akkus sich die Kosten für die Neuanschaffung reduzieren. Hindernisse in der technischen Umsetzung sind die unbekannte Restlebensdauer der
gealterten Akkus, die große Vielfalt an Bauweisen und Charakteristika der einzelnen Zellen
die das Zusammenbauen größerer Speicher erschwert und die Entwicklung von individuell
abgestimmten Batteriemanagementsystemen notwendig macht. Konkurrent sind die wesentlich billigeren Speicherlösungen mit Blei-Akkus, da diese Technologie ausreichend erprobt ist
und bei den stationären Anwendungen der Platzbedarf und das Gewicht der Speicher nur eine untergeordnete Rolle spielt.
2.4.4
Erkannter Forschungsbedarf
Auf Grundlage der recherchierten Studien und Unterlagen wird ein Forschungs- bzw. Untersuchungsbedarf in den folgenden Bereichen identifiziert:
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 44
Resultate
•
•
•
•
•
•
Quantifizierung des Batterielagers in Österreich nach Menge und Zusammensetzung
Zeitliche Entwicklung des Batterielagers in Österreich und Prognose der zukünftigen
Entwicklung
Verbesserungen im Bereich der Materialien zur Reduktion der Alterung der Li-Akkus
Untersuchungen, Modellierungen zum Langzeitalterungsverhalten von Li-Akkus für
die Beurteilung der Möglichkeiten einer Weiterverwendung in stationären Anwendungen
Bau und Betrieb von Energiespeichern aus gebrauchten Akkus aus dem Bereich der
E-Mobilität
Nutzung von vernetzten dezentralen Energiespeichern im Stromnetz für den Lastausgleich und zur Integration von dezentralen Kleinkraftwerken
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Literatur
3 Aufgabenbereich Batteriediagnostik
3.1 Ziel und Inhalt
Eine Grundlage für eine Wiederverwendung von gebrauchten Akkumulatoren, ist die Diagnose und Beurteilung der verbliebenen Leistungsfähigkeit des Akkus. Aufgrund dieser Diagnose kann die Beurteilung der Eignung zu einer Weiterverwendung, die Festlegung der notwendigen Arbeiten im Rahmen der Vorbereitung zur Wiederverwendung des Akkus als Ganzes oder einzelner Komponenten oder der Zuteilung zu einem möglichst hochwertigen Recycling erfolgen.
Ziel dieses Arbeitsschrittes ist es, eine Übersicht über am europäischen Markt befindliche
Batterie-Diagnosegeräte für Lithium-basierte Akkutechnologien zu erstellen. Die Übersicht
wird auf Handheld- bzw. Tischgeräte eingeschränkt. Als Mindestanforderung sollten die Diagnosegeräte den State-of-Charge (SOC) und den State-of-Health (SOH) des Akkus ermitteln können.
Begriffe:
Batteriediagnostik: Batteriediagnostik befasst sich mit der Ermittlung von Zustandsgrößen
von Batterien bzw. Akkus. Beispielsweise sind das State-of-Charge (SOC), State-of-Health
(SOH) oder State-of-Function (SOF).
State-of-Charge (SOC): der SOC ist ein Kennwert für den Ladezustand eines Akkus. Er
kennzeichnet die noch verfügbare Kapazität im Verhältnis zur Kapazität bei Vollladung. Zu
beachten ist, dass der SOC nicht immer einheitlich definiert wird. Beispielsweise macht es
einen Unterschied, ob sich der Ladezustand auf die Nennkapazität (konstant über die Lebensdauer der Batterie) oder die tatsächlich nutzbare Kapazität (sinkt mit der Lebensdauer)
bezieht. [Niedermayr, 2013]
State-of-Health (SOH): der SOH ist ein Kennwert der das Alterungsverhalten eines Akkus
beschreibt. Zu Beginn beträgt der Wert des SOH 100%. Wenn aufgrund von Alterungsprozessen die Fähigkeit des Akkus bestimmte Spezifikationen zu erfüllen sinkt, nimmt auch der
SOH ab. Nachdem in der Praxis eine Vielzahl von unterschiedlichen Definitionen für den
SOH verwendet wird, sind diese nur bedingt vergleichbar. [Niedermayr, 2013]
3.2 Methodisches Vorgehen
Als erster Schritt wurde eine Internetrecherche durchgeführt. Anhand einer Liste von Stichwörtern (Deutsch und Englisch) wurden via Internet-Suchmaschinen systematisch entsprechende Diagnosegeräte recherchiert. Darüber hinaus wurden Internetseiten bekannter Hersteller von Messtechnik Anwendungen durchsucht. Die erfassten Informationen beruhen auf
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 46
Literatur
im Internet verfügbaren Herstellerangaben (Homepages, Produktbroschüren, Handbücher,
etc.). Es wurden keine direkten Anfragen getätigt.
Basierend auf den vom Auftraggeber definierten Anforderungen an die Geräte und zu erfassenden Parametern der Betrachtung wurde ein Auswertungsschema (Raster) entwickelt und
in MS-Excel implementiert.
Auf Basis der Ergebnisse einer ersten Rechercherunde wurden, nach Rücksprache mit dem
Auftraggeber, die Kriterien und das Auswerteschema geringfügig adaptiert. Die ursprüngliche
Beschränkung auf Handheld-Geräte wurde auf Handheld- und Tischgeräte erweitert. Die Suchergebnisse wurden in zwei Kategorien gegliedert. Diagnosegeräte, welche alle Anforderungen erfüllen (Ermittlung von SOC und SOH; geeignet für Lithium-Technologie; Handheldbzw. Tischgerät) wurden unter der Kategorie „alle Anforderungen“ erfasst. Darüber hinaus
wurden auch Geräte erfasst, die zwar nicht alle Anforderungen erfüllen, aber dennoch für
den Auftraggeber relevante Aspekte der Batteriediagnostik abbilden und damit wichtige Informationen zum gegenwärtigen Stand der Technik geben.
Im Auswertungsschema werden folgende Parameter/Angaben erfasst:
Hersteller: Name des Herstellers
Typ: Typenbezeichung des Diagnosegerätes
Bild: Bild des Diagnosegerätes
Kurzcharakterisierung (lt. Herst.): Auf Basis der Informationen der Hersteller wird eine
kurze Charakterisierung des Gerätes angegeben, wie z.B. „Batterieladegerät mit intelligenter
digitaler Diagnosefunktion“ oder „tragbarer Batterie Schnelltester für Starterbatterien“.
Anwendung (lt. Herst.): Auf Basis der Informationen der Hersteller werden Anwendungsbereiche des Gerätes angegeben, wie z.B. „Testen und entladen von Werkzeugakkus“ oder
„Forschung und Entwicklung“.
Beschreibung (lt. Hersteller): Eine kurze (ca. 100 Wörter) textliche Beschreibung des Gerätes sowie seiner wichtigsten Funktionen und Anwendungen im Wortlaut des Herstellers.
Funktionen (lt. Hersteller): Eine punktuelle Aufzählung der wichtigsten Funktionen im Wortlaut des Herstellers.
SOC: Angabe ob das Diagnosegerät den State-of-Charge ermitteln kann.
SOH: Angabe ob das Diagnosegerät den State-of-Health ermitteln kann.
Geeignet für Akkupacks: Angabe ob das Diagnosegerät für die Diagnose von Akkupacks
geeignet ist.
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Seite 47
Literatur
Geeignet für Batterietechnologien: Angabe für welche Batterietechnologien das Diagnosegerät geeignet ist (z.B. Bleisäure, NiCd, NiMH, Li-Ion, Li-Poly, LiFePO4).
Messmethode: Aufzählung der zur Batterieanalyse eingesetzten Messmethoden (lt. Herstellerangaben), z.B. „EIS (Elektrochemische Impedanzspektroskopie).
Innenwiderstand: Angabe, ob das Diagnosegerät den Innenwiderstand misst und wenn ja,
mit welchem Messbereich (sofern Information verfügbar).
Spannung: Angabe für welche Batterien (Nennspannungen) das Diagnosegerät geeignet ist.
Stromstärke: Angabe für welche Stromstärken das Diagnosegerät geeignet ist (sofern Information verfügbar).
Spektrale Impedanz: Angabe in welchem Frequenzbereich die Batterieimpedanz gemessen
wird (sofern relevant und Information verfügbar).
Kapazitätsmessung: Angabe ob das Diagnosegerät die Batteriekapazität ermitteln kann,
und wenn ja für welchen Kapazitätsbereich das möglich ist (sofern Information verfügbar).
Temperaturmessung: Angabe ob das Diagnosegerät Batterietemperaturen misst, und wenn
ja, mit welchem Messbereich (sofern Information verfügbar).
Akku Datenbank: Angabe, ob für das Diagnosegerät Datensätze mit Modelldaten einzelner
Batterietypen verfügbar sind.
Link: Link auf die Informationsquelle(n)
Abbildung 3-1 zeigt einen kleinen Ausschnitt des gewählten Auswertungsschemas. Ein Fragezeichen („?“) bedeutet, dass zu diesem Punkt auf Basis der im Internet verfügbaren Informationen keine Aussage möglich war. Die gesamte Auswertung ist in Anhang 1 dargestellt
und wird dem Auftraggeber in elektronischer Form zur Verfügung gestellt.
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Literatur
Abbildung 3-1: Auswertungsschema Batteriediagnostik (Ausschnitt)
3.3 Resultate
Bei der Recherche konnte kein Diagnosegerät gefunden werden, welches alle ursprünglich
definierten Kriterien (Handheld-Gerät, Ermittlung von SOC und SOH, geeignet für Li-XX) erfüllt. Es wurden insgesamt drei Geräteserien gefunden, welche den SOC und SOH für Lithium-Akkus ermitteln können. Allerdings handelt es sich hierbei um Einbau- bzw. Tischgeräte.
BRS Messtechnik bietet eine Reihe von Tisch-Messgeräten an (BIM-x; BTC-x), welche
unabhängig von der Batterietechnologie, mittels EIS den SOC und SOH ermitteln können.
Mit dem BIM HV wird auch ein Kompaktgerät für Hochvoltanwendungen bis 800V angeboten. Neben der Zustandserkennung können, je nach Modell, auch noch eine Reihe von
Standard-Batterie-Tests (Spannung, Innenwiderstand, Kapazität) und Batterie-Analysen
(Gut/Schlecht-Aussagen, Trendmessungen, Modellierung) durchgeführt werden. 1
CADEX hat eine Reihe von Batterie-Analysegeräten (C7400x; C7200x; C5100) für kleinere Batterien (Mobiltelefon, Laptop, Fotoapparat, Werkzeuge,…) auf dem Markt. Die Geräte sind für eine Reihe von unterschiedlichen Batterietechnologien geeignet (Lithium-Ionen,
Nickel-Metall-Hydrid, Nickel-Cadmium, Blei-Säure). Mit der firmeneigenen QuickSortTMTechnologie kann binnen 30 Sekunden der Batteriezustand (SOH) von einzelnen LiIonen-Zellen ermittelt und die Batterie einer von 3 Klassen zugeordnet werden:
• „good“: SOH >80%; wieder verwendbar
1 www.brs-messtechnik.de
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Seite 49
Literatur
• „low“: SOH: 70%-80%; schwach, sollte ersetzt werden
• „poor“: SOH: <70%; defekt, muss ersetzt werden
Zur Kapazitätsbestimmung wird das proprietäre „Electrochemical Dynamic Response“Verfahren eingesetzt. Darüber hinaus sind mit diesen Serien noch weitere Batterietestund Wartungsfunktionen verfügbar. 1
FuelCon bietet mit dem Evaluator B-30 ein Batterie-Analysesystem für die Untersuchung
von Batteriezellen, -modulen und -packs unterschiedlichster Technologien (Lithium- Chemie, NiCd, NiMH oder Blei-Gel) an. Der Impedanzspektrumanalysator TrueData-EIS ermöglicht die Impedanzspektroskopie als Einzelgerät oder Komponente in dem Batterieteststand (Evaluator-B). 2
Darüber hinaus wurden auch Geräte erfasst, die zwar nicht alle Anforderungen erfüllen, aber
dennoch für den Auftraggeber relevante Aspekte der Batteriediagnostik abbilden und damit
wichtige Informationen zum gegenwärtigen Stand der Technik geben. Neben einigen dezidierten Batteriediagnosegeräten (die allerdings meist nicht für Lithiumtechnologien geeignet
sind), befinden sich eine Reihe von Lade- und Wartungsgeräten für Lithium-Akkus am Markt,
die über zusätzliche Analyse- bzw. Diagnosefunktionen verfügen. Beispielhaft sind nachfolgend einige Geräte angeführt.
Das CADEX Spectro CA-12 ist ein Handheld-Gerät, welches mittels EIS den SOC und
SOH ermitteln kann. Allerdings ist das Gerät nur für Blei-Technologien geeignet. Um die
Kapazität der Batterie bestimmen zu können ist eine „Batterie-Matrix“ erforderlich. Caddex
bietet die Daten von 10 Batteriemodellen zum Download an. Bei Bedarf können mit dem
Gerät andere Batteriemodelle ausgemessen und zugehörige Matrizen erstellt werden. 3
Das OptiMate lithium von TecMate ist ein Batterieladegerät mit Akkutestfunktion, welches
mittels Spannungserhaltungstest eine qualitative Abschätzung des Batteriezustandes ermöglicht. 4
Das BA500 von BCT ist speziell für Service und Wartung von eBike und eScooter-Akkus
entwickelt, und verfügt über einige automatisierte Testfunktionen (z.B. Batteriekapazität,
Impedanz, Entladestrom, etc.). 5
1 www.cadex.com
2 www.fuelcon.com
3 www.cadex.com
4 www.tecmate.com
5 www.batteryconditiontest.com
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Seite 50
Literatur
Der ESI 2406 Battery Analyzer weist eine Quicktest-Funktion auf, bei der mittels einer
Reihe von kurzen Lasttests und Lade-Entladezyklen der Batteriezustand qualitativ ermittelt wird. 1
Das Ansmann EnergyXC3000 und das ZTS MBT-1 Battery Tester sind Handheldgeräte
die mittels Schnelltests (bei MBT-1: „Pulse Load Test“) den Ladezustand von kleineren
Akkupacks/Zellen (1 Li-Ion/ Li-Po Akkupack: 3,6/3,7V-7,2/7,4V) ermitteln können. 2
1 www.esi-technology.com
2 www.ansmann.de; www.ztsinc.com
Projekt Akku4Future – 2nd Life
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4 Literatur
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Jahre
https://www.ufs.at/index.php?option=com_content&view=article&id=90:15-jahreufs&catid=43:informationsmaterial&Itemid=69.
UFS.
Union, K. d. E. (2012) VERORDNUNG (EU) Nr. 493/2012 DER KOMMISSION vom 11. Juni
2012 mit Durchführungsbestimmungen zur Berechnung der Recyclingeffizienzen von
Recyclingverfahren für Altbatterien und Altakkumulatoren gemäß der Richtlinie 2006/66/EG
des Europäischen Parlaments und des Rates. 13.
USABC Battery Recycling Group (2014) 2014 Recommended Practice for Recycling of xEV
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Vetter, J.; Novák, P.; Wagner, M. R.; Veit, C.; Möller, K. C.; Besenhard, J. O.; Winter, M.;
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VO 1103/2010 (2010) Verordnung (EU) Nr. 1103/2010 der Kommission vom 29. November
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(wiederaufladbaren) Gerätebatterien und -akkumulatoren sowie auf Fahrzeugbatterien und akkumulatoren. 26.09.2006.
Wiedmann, A. (s.a.) Aufbau und Funktionsweise des Bleiakkumulators. Resulf.
Wikipedia
(2014a)
http://de.wikipedia.org/wiki/Bleiakkumulator#Station.C3.A4re_Anwendung.
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Bleiakkumulator.
Seite 56
Literatur
Wikipedia (2014b) Deep cycle battery. http://en.wikipedia.org/wiki/Deep_cycle_battery.
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Yoshio, M.; Brodd, R. J.; Kozawa, A. (Hrsg.) (2009) Lithium-Ion Batteries - Science and
Technologies. Springer Science+Business Media. New York.
Zimmerman, A. H.; Quinzio, M. V. (2010) Lithium Plating in Lithium-Ion Cells. NASA Battery
Workshop. Huntsville, AL.
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Seite 57
Wartung und Service
BST1 ist ein kompaktes und kostengünstiges ServiceMessgerät für die Schnelldiagnose von Batterien und
Akkumulatoren, z.B. für die Wartung von NotstromAnlagen.Batteriemessgerät BST1
Basisgerät mit einfacher Impedanzmessung
BRS Messtechnik
BST 1
Projekt Akku4Future – 2nd Life
alle
Link
Innenwiderstand
Spannung
Stromstärke
Spektrale Impedanz
Kapazitätsmessung
Temperaturmessung
Akku Datenbank
http://www.brs-messtechnik.de/deutsch/produkte.html
10µΩ – 1Ω (nur AC)
0V – 60V
?
nein
nein
nein
?
Innenwiderstand; Leerlaufspannung
Geeignet für Batterietechnologien
Messmethode
ja
ja
ja
SOC
SOH
Geeignet für Akkupacks
Funktionen (lt. Hersteller)
Diagnosefunktion (Schnelltest von Ladezustand und
Alterungszustand)
Das Gerät zeichnet sich aus durch die Möglichkeit,
Batteriebezeichnungen in Klartext eingeben zu können,
sowie durch eine Ergebnis-Ausgabe im CSV-Format zur
direkten Weiterverarbeitung in Tabellen-KalkulationsProgrammen
Das Gerät misst den Innenwiderstand und die
Leerlaufspannung und ermittelt daraus mit Hilfe von
Vergleichswerten den Alterungszustand (die
Restkapazität) und den Ladezustand des Prüflings. Die
Messung erfolgt innerhalb von Sekunden durch
Beschreibung (lt. Hersteller) einfaches Antasten mit zwei Prüfspitzen, der Messwert
wird automatisch gehalten.
Anwendung (lt. Herst.)
Kurzcharakterisierung (lt. Herst.)
Bild
Hersteller
Typ
Kompaktgerät für Hochvolt-Anwendungen
BRS Messtechnik
BIM HV
100µΩ – 1Ω (AC und DC )
0V – 800V
?
1Hz – 1 kHz
nein
nein
?
http://www.brs-messtechnik.de/deutsch/produkte.html
http://www.brsmesstechnik.de/deutsch/produkte.html
EIS
alle
ja
ja
ja
Toleranztest (Soll-/Ist-Vergleich)
Bestimmung von Modellparametern
Diagnosefunktion (Schnelltest von Ladezustand und
Alterungszustand)
10µΩ – 1Ω (AC und DC)
0V – 60V
?
1Hz – 1 kHz
nein
nein
?
EIS
alle
ja
ja
ja
Toleranztest (Soll-/Ist-Vergleich)
Bestimmung von Modellparametern
Diagnosefunktion (Schnelltest von Ladezustand und
Alterungszustand)
Spannungsüberwachung mit Alarmausgang
Trigger-Eingang
Produktion
Produktion und Service
Die Geräte BIM1 und BIM2 sind preisgünstige, einfach zu Das BIM-HV ist das weltweit erste Gerät zur Messung der
spektralen Impedanz von Batteriesystemen bis 800V.
bedienende und kompakte Batterie-Messgeräte. Sie
vereinen die Funktionen eines Batterie-Testers und
eines Batterie-Analysators und ermöglichen den
Das Gerät misst den spektralen (komplexen)
Schnelltest von Batterien und Akkumulatoren
Innenwiderstand zwischen 1Hz und 1kHz sowie die
unabhängig von der Technologie.
Leerlaufspannung und ermittelt daraus Zustandsgrößen
(Alterung, Ladezustand) sowie Betriebsparameter (ACund DC-Innenwiderstand). RestkapazitätsDie Messwerte werden über eine
Bestimmungen sind so ohne aufwendige
Kommunikationsschnittstelle (USB) galvanisch getrennt
Entladungsmessungen möglich.
zur Verfügung gestellt, über die USB-Verbindung erfolgt
auch die Stromversorgung. Über eine grafische
Bedienoberfläche (GUI) wird das Gerät bedient und die Das Gerät vereint die Funktionen eines Batterie-Testers
Ergebnisse angezeigt.
und eines Batterie-Analysators und ermöglicht den
Schnelltest von Batterien und Akkumulatoren
unabhängig von der Technologie. Neben HochvoltBatterien können Bordnetz-Batterien und auch
Einzelzellen geprüft werden.
Basisgerät für kleine bis mittlere Batterien
BRS Messtechnik
BIM 1
http://www.brs-messtechnik.de/deutsch/produkte.html
1µΩ – 1Ω (AC und DC)
0V – 60V
10A/100A/1000A
0,1Hz – 1 kHz
nein
-40°C – +80°C
?
EIS
alle
ja
ja
ja
Toleranztest (Soll-/Ist-Vergleich)
Bestimmung von Modellparametern
Diagnosefunktion (Schnelltest von Ladezustand und
Alterungszustand)
Spannungsüberwachung mit Alarmausgang
Trigger-Eingang
Über einen zweiten Eingang können beim BIM-2
Umgebungsbedingungen (Temperatur oder Strom)
miterfasst werden.
Die Messwerte werden über eine
Kommunikationsschnittstelle (USB) galvanisch getrennt
zur Verfügung gestellt, über die USB-Verbindung erfolgt
auch die Stromversorgung. Über eine grafische
Bedienoberfläche (GUI) wird das Gerät bedient und die
Ergebnisse angezeigt.
Entwicklung und Produktion
Die Geräte BIM1 und BIM2 sind preisgünstige, einfach zu
bedienende und kompakte Batterie-Messgeräte. Sie
vereinen die Funktionen eines Batterie-Testers und
eines Batterie-Analysators und ermöglichen den
Schnelltest von Batterien und Akkumulatoren
unabhängig von der Technologie.
Standardgerät mit zusätzlichem Messeingang
BRS Messtechnik
BIM 2
Literatur
Anhang 1 - Auswertungsschema
Alle Anforderungen erfüllt:
Seite 58
BRS Messtechnik
BTC 1
CADEX
C7200
CADEX
C7400
CADEX
C7400ER
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Link
Innenwiderstand
Spannung
Stromstärke
Spektrale Impedanz
Kapazitätsmessung
Temperaturmessung
Akku Datenbank
http://www.brs-messtechnik.de/deutsch/produkte.html
1µΩ – 1Ω (AC und DC)
0V – 60V
10A/100A/1000A
0,1Hz – 1 kHz
0 – 10Ah
-40°C – +80°C
?
EIS
alle
Geeignet für Batterietechnologien
Messmethode
ja
ja
ja
Toleranztest (Soll-/Ist-Vergleich)
Bestimmung von Modellparametern
Diagnosefunktion (Schnelltest von Ladezustand und
Alterungszustand)
Spannungsüberwachung mit Alarmausgang TriggerEingang
SOC
SOH
Geeignet für Akkupacks
Funktionen (lt. Hersteller)
Kurzcharakterisierung (lt. Herst.)
http://www.cadex.com/de/products/battery-analyzers
?
ja (qualitativ)
ja (nicht alle Funktionen)
Lithium-Ionen, Nickel-Metall-Hydrid, Nickel-Cadmium,
Blei-Säure
Lade-/Entladezyklus, Schnelltest (Electrochemical
Dynamic Response)
ja
1,2 bis 15V
?
nein
bis 1500 mAh
nein
?
* automatisierte Batterie-Tests
* QuickSort™ prüft Lithium-Ionen-Batterien in 30 s
* Boost™ stellt Batterien wieder her, die zu tief
entladen wurden
* programmierbar
* Batterie regenerieren
http://www.cadex.com/de/products/battery-analyzers
?
ja (qualitativ)
ja (nicht alle Funktionen)
Lithium-Ionen, Nickel-Metall-Hydrid, Nickel-Cadmium,
Blei-Säure
Lade-/Entladezyklus, Schnelltest (Electrochemical
Dynamic Response)
ja
1,2 bis 15V
?
nein
bis 1500 mAh
nein
?
* automatisierte Batterie-Tests
* QuickSort™ prüft Lithium-Ionen-Batterien in 30 s
* Boost™ stellt Batterien wieder her, die zu tief
entladen wurden
* programmierbar
* Batterie regenerieren
http://www.cadex.com/de/products/battery-analyzers
?
ja (qualitativ)
ja (nicht alle Funktionen)
Lithium-Ionen, Nickel-Metall-Hydrid, Nickel-Cadmium,
Blei-Säure
Lade-/Entladezyklus, Schnelltest (Electrochemical
Dynamic Response)
ja
1,2 bis 36 V (28,8 V bei Nickel-basierten)
?
nein
bis 1500 mAh
nein
?
* automatisierte Batterie-Tests
* QuickSort™ prüft Lithium-Ionen-Batterien in 30 s
* Boost™ stellt Batterien wieder her, die zu tief
entladen wurden
* programmierbar
* Batterie regenerieren
Universalgerät zur kompletten Charakterisierung von
Batterie-Analysegerät
Batterie-Analysegerät
Batterie-Analysegerät
Batterien
Anwendung (lt. Herst.)
Forschung, Entwicklung und Lehre
Testen und Warten
Testen und Warten
Testen und Warten
Das Batterie-Test-Center BTC1 ist ein kompaktes
Die Cadex-Batterie-Analysegerät-Serie C7x00 bietet
Die Cadex-Batterie-Analysegerät-Serie C7x00 bietet
Die Cadex-Batterie-Analysegerät-Serie C7x00 bietet
Batterie-Universal-Messgerät. Das Gerät integriert alle eine Plattform, die praktisch alle Bedürfnisse rund um eine Plattform, die praktisch alle Bedürfnisse rund um eine Plattform, die praktisch alle Bedürfnisse rund um
relevanten Batterie-Messverfahren und ermöglicht Batterie-Tests und -Aufbereitung erfüllt. Mit Funktionen Batterie-Tests und -Aufbereitung erfüllt. Mit Funktionen Batterie-Tests und -Aufbereitung erfüllt. Mit Funktionen
schnelle und umfassende Prüfungen an Batterien und
wie QuickSort™, das Lithium-Ionen-Batteries in 30
wie QuickSort™, das Lithium-Ionen-Batteries in 30
wie QuickSort™, das Lithium-Ionen-Batteries in 30
Akkumulatoren sämtlicher Technologien:
Sekunden prüft und Boost, das „leer“ Batterien
Sekunden prüft und Boost, das „leer“ Batterien
Sekunden prüft und Boost, das „leer“ Batterien
Standard-Batterie-Tests (Spannung, Innenwiderstand, wiederbelebt, ist der C7x00 wirklich Meister bei Batterie- wiederbelebt, ist der C7x00 wirklich Meister bei Batterie- wiederbelebt, ist der C7x00 wirklich Meister bei BatterieKapazität)
Tests. Schieben Sie eine Batterie in einen unserer 1.500 Tests. Schieben Sie eine Batterie in einen unserer 1.500 Tests. Schieben Sie eine Batterie in einen unserer 1.500
Batterie-Analysen (Gut/Schlecht-Aussagen,
individuellen Batterie-Adapter oder verwenden Sie
individuellen Batterie-Adapter oder verwenden Sie
individuellen Batterie-Adapter oder verwenden Sie
Trendmessungen, Modellierung)
einen Universal-Adapter und Sie werden entdecken,
einen Universal-Adapter und Sie werden entdecken,
einen Universal-Adapter und Sie werden entdecken,
Zustandserkennung (Ladezustand, Alterungszustand,
warum der C7x00 das weltweit führende Batteriewarum der C7x00 das weltweit führende Batteriewarum der C7x00 das weltweit führende BatterieBeschreibung (lt. Hersteller)
Beschädigungen)
Analysegerät geworden ist.
Analysegerät geworden ist.
Analysegerät geworden ist.
Zusätzlich können die Umgebungsbedingungen
(Temperatur, Strom) miterfasst werden.
Anwendungsbereiche sind:
Gebrauchstauglichkeitsprüfungen in der Entwicklung
Ermittlung der Batterie-Kenngrößen (EntladeKennlinie, Innenwiderstands-Modelle)
Qualitätskontrolle in der Fertigung (100%, Stichprobe)
Online-Messungen an Prüfständen
Erprobungen und Langzeittests
Diagnose im Service und in der Überwachung.
Bild
Hersteller
Typ
Literatur
Seite 59
CADEX
C5100
FuelCon
Evaluator B-30
FuelCon
TrueData-EIS
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Link
Innenwiderstand
Spannung
Stromstärke
Spektrale Impedanz
Kapazitätsmessung
Temperaturmessung
Akku Datenbank
Messmethode
SOC
SOH
Geeignet für Akkupacks
Geeignet für Batterietechnologien
Funktionen (lt. Hersteller)
http://www.cadex.com/de/products/cell-phone-battery-tester
?
ja (qualitativ)
ja (nicht alle Funktionen)
Lithium-Ionen-Batterien
Lade-/Entladezyklus, Schnelltest (Electrochemical
Dynamic Response)
ja
3,6 V und 7,2 V
2A
nein
700-1500 mAh
nein
?
*TEST: 30-Sekunden-QuickSort™ 2-Technologie
*AUFLADUNG: 3-Stunden-Schnellladung
*CYCLE: Laden/Entladen/Laden
*BOOST: reaktiviert Batterien
EIS
http://www.fuelcon.com/cms/index.php?id=battery_cell_testing&L=1%25
2F%252Fassets%252Fsnippets%252Freflect%252Fsnippet.reflect.php%25
3Freflect_base%253D
5 µΩ to 15 Ω
10V, 35V, 70V, 100V
100A, 250A, 500A, 1000A
200 µHz to 100 kHz
?
?
?
http://www.fuelcon.com/cms/index.php?id=battery_im
pedance_spectroscopy&L=1%27%20and%20char%28124
%29%2Buser%2Bchar%28124%29%3D0%20and%20%27%
27%3D%27
Laden/Entladen, EIS
siehe TrueData-EIS
bis 300V
bis 600A
siehe TrueData-EIS
siehe TrueData-EIS
?
?
?
?
?
alle
Lade-/Entladeeinheiten
Herausragende Präzision und Auflösung bis 24 bit
Vollautomatischer, bedienerfreier Betrieb
Luft- und wassergekühlte Lasten
Lade-Entlade-Controller
Prüfkammer-Konzept mit Sicherheitsfunktion und
Temperaturüberwachung
Prüffächer oder Prüfkammern bis zum Hazard-Level 6
Integrierte Impedanzspektroskopie
Leistungsfähige und voll flexible Prüflaufentwicklung
mit TestWork Bedienoberfläche
?
?
?
alle
Zusammen mit dem Multiplexer TrueData-MUX können
verschiedene Zellen einer Batterie gleichzeitig
untersucht werden. Es lassen sich Daten für die
Optimierung des Batteriemanagments ermitteln.
Batterie-Analysegerät
Batterie-Analysegerät
Impedanzspektrumanalysator
Testen und Warten von Handy Batterien
F&E, EOL-Test, QS
F&E, EOL-Test, QS
Die Batterie ist das einzige austauschbare Teil in einem Für die Untersuchung von Batteriezellen, -modulen und Der Impedanzspektrumanalysator TrueData-EIS
Mobiltelefon und ihr wird ein Großteil der Schuld
packs unterschiedlichster Technologien (Lithiumermöglicht die Impedanzspektroskopie als Einzelgerät
zugeschrieben. Ein Austausch erfolgt oft vor allem, um
Chemie, NiCd, NiMH oder Blei-Gel) bietet FuelCon
oder Komponente in dem Batterieteststand Evaluator-B.
den Kunden zufriedenzustellen, anstatt das Problem zu
komplette Testsysteme und erprobte Konzepte für
In einem Evaluator-B-Testand kann vollautomatisch die
lösen. Der leichtfertige Batteriewechsel kostet die
verschiedene Anwendungsbereiche.
Batterie geladen/entladen und dabei vollautomatisch
Branche Millionen. Das Batterie-Analysegerät C5100 löst
das Impedanzspektrum gemessen werden.
dies mit einer Lösung direkt im Laden. Durch das Testen
Das Impedanzspektrometer TrueData-EIS ist optimal für
Der Evaluator B-30 mit Lade-/Entladeeinheiten im
während der Kunde wartet, wird ein „Rätselraten“
Leistungsbereich bis 25 kW wurde speziell für das Testen
Batterieuntersuchungen ausgelegt. Der hohe DCvermieden und der Kunde erhält eine eindeutige
von Batteriezellen und Batteriepacks entwickelt.
Strombereich bis zu 1.000A zusammen mit äußerst
Beurteilung seiner Batterien innerhalb von 30
kleinen Impedanzbereichen garantieren optimale
Ausgeführt als skalierbares System, kann er beliebig
Beschreibung (lt. Hersteller)
Sekunden.
Messbedingungen. Es kann das typische
erweitert werden. Somit kann jeder Prüfstand speziell
auf Ihre Anforderungen zugeschnitten werden, von
Impedanzspektrum (Elektrochemische Impedanz
einer mobilen Einheit bis zum schlüsselfertigen
Spektroskopie, EIS) für den Test von Batterien im
Bereich von 200 µHz bis 100 kHz bestimmt werden.
Prüffeld.
Kurzcharakterisierung (lt. Herst.)
Anwendung (lt. Herst.)
Bild
Hersteller
Typ
Literatur
Seite 60
Test- und Entladegerät
AccuPower
AkkuPower A36
Hochvolt-Diagnose-Batteriestützgerät
Akkuteam
VAS 6565A
Akku-Management-System
Ansmann
EnergyXC3000
Batterietester für leistungsstarke Akkupacks und
Hochspannungs-Batterien
ASM
HIOKI Batterietester 3563(BT)
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Link
Messmethode
Innenwiderstand
Spannung
Stromstärke
Spektrale Impedanz
Kapazitätsmessung
Temperaturmessung
Akku Datenbank
Geeignet für Batterietechnologien
SOC
SOH
Geeignet für Akkupacks
Funktionen (lt. Hersteller)
Anwendung (lt. Herst.)
http://www.akkupower.com/products_detail.aspx?prid
=515&lang=de
ja
?
ja
NiCD, NiMH, Blei, Bleigel, Autobatterien, Li-ion, Polymer
Akkus
Innenwiderstand, Entladung
ja
1,2 V bis 36 V
bis 10 A
?
?
nein
nein
* Akkus analysieren und entladen
*Ladezustand eines Akkus ermitteln
*Akkukapazität (in 10er Schritten prozentual)
* Nach der Akkuanalyse werden die Kapazität (mAh),
Energie (Ws), Entladezeit (sec.) und der
*Innenwiderstand (mOhm) angezeigt
*grafische Auswertung am Bildschirm möglich
* in den Entlade-Schacht passen sämtliche
Werkzeugakkus von Makita, Bosch, AEG und Hitachi
Optional gibt es Adapter für AEG, AtlasCopco, Dewalt,
Elu, Fein, Metabo und Panasonic
Optional gibt es einen Universal-Adapter
http://www.akkuteam.de/vas-6565a.html
?
?
?
?
?
?
?
?
Nickel-Metall-Hydrid, Lithium-Ionen
?
?
?
Vierleiter-Messmethode
ja
6V bis 300V
?
nein
?
?
nein
http://www.asm-sensor.com/asm/pdf/pro/3562_de.pdf
http://www.ansmann.de/de/startseite/akkuladegeraete/premium/superschnellladegeraete/products/show/product/energy-xc3000/
Lithium-Ionen- und Sekundär-Batterien
?
?
ja
"Schnelltest"; Laden-Entladen
?
1,2V-9V
?
nein
ja
nein
nein
NiCd, NiMH, Li-Ion/Li-Po Akkus
ja
nein
ja
• Testen von Hochspannungs-Batterien bis zu 300V
[3563(BT)]
• Hochpräzise Spannungsmessung mit einer Genauigkeit
von 0,01% v. Anzeigewert
• Leistungsstarke Tischgeräte für erhöhte
Anforderungen
• 10 ms-Ansprechzeit und 8 ms-Abtastzeit für HighSpeed-Messungen [3563(BT) und 3562(BT)]
• Messbereich von 3 mΩ bis 3000 Ω für die Messung von
kleinen Knopfzellen bis zu großen
Batterien [3563(BT) und 3562(BT)]
Laden der Antriebsbatterie von VW-Hybrid-Fahrzeugen
Testen und entladen von Werkzeugakkus
Akku-Management
Laborgerät
im Werkstatteinsatz
AkkuPower A36 das Akku & Batterie Analyse Gerät
Ein Hochvolt-Diagnose-Batteriestützgerät mit variabler
Akku-Management-System für 1-8 Micro AAA oder
Mit den beiden BATTERIETESTER 3563(BT), 3562(BT) und
inklusive Softwarepaket
Ladespannung von 100 bis 600 V und 3,0 A Nennstrom. Mignon AA, für 1-4 Baby C oder Mono D sowie für 1-2 St.
dem 3561 BATTERIETESTER
Das professionelle Diagnose Entladegerät für Ihre Akkus
Dieses Gerät ist speziell für das Laden der
9V E-Block oder 1 Li-Ion/Li-Po Akkupack (3,6/3,7Vwerden die erhöhten Anforderungen zum Testen von
und AkkuPacks. Wer benötigt diese Entlade- bzw.
Antriebsbatterie von Hybrid-Fahrzeugen im
7,2/7,4V) über die mitgelieferte Universalgroßen Akkupacks ermöglicht, wie sie in zunehmenden
Diagnose-Gerät und warum ?
Werkstatteinsatz konstruiert.
Adapterplatte
Maße in Hybrid- und Elektrofahrzeugen eingesetzt
Jeder der täglich auf Akkus angewiesen ist,
Für NiCd, NiMH, Li-Ion/Li-Po Akkus geeignet
werden. Das 3562(BT) zielt auf die leistungsstarken
(Handwerker, Service-Techniker etc.)sollte dieses Gerät
Multifunktionale, übersichtliche LCD Anzeige
48V-Batteriepacks und das 3563(BT) ist vorgesehen zum
Eine auf das Fahrzeugmodell bezogene wählbare
besitzen! Man kann alte Akkus prüfen, ob diese
Einstellbarer Ladestrom (2-stufig) für alle Rundzellen
Testen von HochspannungsKennlinie gewährleistet einen idealen Ladeablauf mit
tatsächlich schon verbraucht sind, bevor ein neuer Akku
Automatische Ladestromanpassung
Batterien.
batteriespezifisch bemessener Lademenge.
für viel Geld angeschafft werden soll. Der ServiceKapazitäts-Schnelltest des eingelegten Akkus
Fachmann kann innerhalb weniger Minuten den Akku
Individuell auswählbare Ladeprogramme pro
Auswechselbare Ladekabel und eine update-fähige
beurteilen und gleich Auskunft über den Zustand der
Ladeschacht
Gerätesoftware stellen die Kompatibilität zu künftigen
Batterie geben. Der Servicemitarbeiter kann seinem
Kapazitätsmessung in mAh
Fahrzeugmodellreihen sicher.
Kunden
ein
Messprotokoll
aushändigen,
in
welchem
Einfache
Erkennung
der jeweils ausgewählten
Beschreibung (lt. Hersteller)
eindeutig der Zustand des Akkus sichtbar ist. Somit kann Betriebsart: elektronisch geregelte Ladung nach IUIUaLadeprogramme über LCD- Anzeige
man seiner Kundschaft bildhaft belegen, ob dieser Akku
Mikrocontrollergesteuerte Aufladung und Überwachung
Kennlinie mit modellspezifisch wählbarem
z.B. unter die Garantie fällt oder bereits verbraucht ist
des Ladezustandes jedes einzelnen Akkus
Ladeprogramm.
Individuelle Abfrage aktueller Parameter während des
Ladevorgangs
Aktuell sind die Kennlinien für Volkswagen Touareg
Mehrfacher Überladeschutz pro Akku
Hybrid, Porsche Cayenne Hybrid, Porsche Panamera
Impulserhaltungsladung für NiCd/NiMH Akkus
Hybrid und Volkswagen Jetta Hybrid hinterlegt.
Akku-Defekt- & Alkaline-Erkennung
Verpolschutz
Zuverlässiges Testgerät für alle gängigen Akku/BatterieTypen
Sekundenschnelles Messergebnis
Anzeige der Batterie-Spannung und der Kapazität (in
10% S h i
) üb LCD Di l
Kurzcharakterisierung (lt. Herst.)
Bild
Hersteller
Typ
Literatur
Weitere Geräte (erfüllen nicht alle Voraussetzungen):
Seite 61
BCT
BA500
Qualitätskontrolle, Service, Wartung
Batterie laden
Batterieladegerät mit intelligenter digitaler
Diagnosefunktion
Black&Decker
BDSBC20A-QS
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Link
Messmethode
Innenwiderstand
Spannung
Stromstärke
Spektrale Impedanz
Kapazitätsmessung
Temperaturmessung
Akku Datenbank
Geeignet für Batterietechnologien
SOC
SOH
Geeignet für Akkupacks
Funktionen (lt. Hersteller)
?
?
?
20A
?
?
?
nein
http://www.amazon.de/Black-Decker-Batterieladeger%C3%A4tintelligenter-Diagnosefunktion/dp/B001TUYTM0
http://www.batteryconditiontest.com/batterytesterpro
ducts/batteryanalyzerba500
alle Blei
?
?
?
Erhaltungsmodus
Lichtmaschinenprüfung
Hochfrequenzladegerät
sprachgesteuertes Menü
Batterie Diagnose
Batterie-Impedanz, Entladen
ja
bis 56V
0,5-20 A
50 ~ 60 Hz
ja
nein
nein
NiCd, NiMH, Li-Ion, Li-Poly, LiFePO4, lead-acid.
Tests 1 or 2 batteries in sequence.
• Battery voltages: 24, 36 and 48V.
• Test any type of battery: Li-Ion, Li-Poly,
LiFePO4, NiCd, NiMH, lead-acid.
• Automatic sequence:
Charge → Discharge → Recharge.
• Fast Constant Current, Power, Resistance
measurement up to 16A
• Readout of battery management system
(BMS) through HDQ, SMBus/I2C.
• Max. continuous power load on battery
500W so: 48V @ 10A.
• Very little heat produced: < 60W.
• Storage and printing of measurement reports in PDF on
the PC.
?
ja (?)
ja
The BA500 analyzers are used to measure the
UNITEC Batterieladegerät 20A vollautomatisch.
capacity of batteries and the quality of their chargers.
AUTOSELECT TECHNOLOGIE: Einfach die gewünschte
The charger is used to fully charge the battery. Then,
Anwendung auswählen, alle Einstellungen werden
the capacity is measured by discharging the battery,
automatisch angepasst. 4-Stufen-Ladetechnologie zum
after which, it is recharged automatically.
Schnell-Laden ohne Risiko der Überladung oder
The analyzer is designed for testing at currents,
Überhitzung. Schnellstart-Funktion: der Motor kann
comparable to actual usage. Therefor, cell problems
innerhalb von 90 Sekunden gestartet werden,
will be detected and the testing time will be minimal. Verpolungsschutz schützt vor Funkenflug und Schäden
The BA500 is available in single and dual channel
durch falschen Anschluß der Klemmen (schützt die
version. The Analyzer is connected to a PC using
Batterie und die Elektronik des Fahrzeugs)
USB and operated under software control. The
Mikroprozessorgesteuerte digitale Diagnosefunktion
supplied PC program, shows graphs and reports that can überwacht durchgängig den Batterie-Zustand, Batteriebe stored and printed.
Spannungscheck überwacht die Batteriespannung.
Intelligente Ladeautomatik: analysiert den
Beschreibung (lt. Hersteller)
Batteriezustand und wählt die bestmögliche
Ladespannung (abhängig vom Batterietyp, Batteriegröße
und Ladezustand). Erhaltungsladungs-Modus: Batterie
wird durchgängig überwacht und nachgeladen, damit sie
jederzeit einsatzbereit ist. Für alle Batterie-Arten (auch
AGM und GelBatterien) geeignet.
Anwendung (lt. Herst.)
Kurzcharakterisierung (lt. Herst.) Battery analyzer BA500 for e-bike and scooter batteries
Bild
Hersteller
Typ
http://www.cadex.com/de/products/spectro-ca-12-ga
EIS
ja
12V
bis 30A
20 Hz - 2 kHz
40-100 Ah
nein
ja
Säurebatterien, AGM, 12V
ja
ja (qualitativ)
ja
- Kapazität; 40-100 Ah oder 80-200 RC-Minuten, Matrizes
für AGM und Säurebatterien.
- CCA: 100-1200 CCA
- Ladezustand in Prozent
- Lichtmaschinentest und Dauertest
- Speichert bis zu 150 Testergebnisse
Der Spectro CA-12 GA Batterie-Schnelltester ermittelt
die Kapazität, CCA und Ladezustand (SoC) einer
Starterbatterie in einem nicht-invasiven 15-SekundenTest mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie
(EIS). Der wichtigste Indikator für den Zustand einer
Batterie ist ihre Kapazität und Cadex macht die
Bewertung durch den Ausbau der EIS und einen
patentierten Algorithmus möglich, der einen sonst
langwierigen Test von 40 Millionen Transaktionen in nur
15 Sekunden durchführt. Spectro™ ist nicht zu
verwechseln mit einem Impedanztest, der lediglich den
Innenwiderstand der Batterie misst. Der CA-12 GA nutzt
eine generische Matrix, die für die meisten
Starterbatterien geeignet ist und gibt eine
„gut/schlecht“-Beurteilung der Kapazität aus.
Durch DSP schrumpft ein System, das normalerweise auf
Rädern fahren müsste, zu einem eleganten Handgerät.
Reparatur, Wartung, Service
tragbarer Batterie Schnelltester für Starterbatterien
CADEX
Spectro CA-12 GA
http://www.cadex.com/de/products/spectro-ca-12-dc
EIS
ja
6 V, 8 V, 12 V
?
20 Hz - 2 kHz
10-500Ah
nein
ja
Blei-Säure, 6, 8, 12 V
ja
ja
ja
- Kapazität; 10-500Ah (mit geeigneten Testwiderstand)
in Prozent, Ampere oder Minuten
- Ladezustand; in Prozent und Volt
- CCA (für Starterbatterien)
- Impedanz in Milliohm
- Widerstand von Batteriekabeln in Milliohm
Durch Spectro CA-12 DC ist eine Kapazitätsmessung
durch Entladung überholt. Spectro™ öffnet die Tür zu
einer völlig neuen Art von Batterietests indem es im
Handumdrehen die Kapazität jeder einzelnen Zelle
ermittelt. Häufigeres Überprüfen reduziert Ausfallzeiten
und optimiert gleichzeitig die Lebensdauer jeder
einzelnen Zelle.
Herkömmliche Batterie-Testgeräte messen die Kapazität
von „Deep-Cycle“-Batterien durch Entladung. Die
Batterien müssen für eine korrekte Ermittlung
vollständig aufgeladen sein. Mit Spectro CA-12 DC ist
dies anders. Eine teilweise Aufladung ist grundsätzlich
in Ordnung, aber wenn der Ladezustand der Batterie
unter 40% fällt, empfiehlt das Gerät eine Aufladung und
einen neuen Test. Der Test belastet eine Batterie nicht
in dem Maße wie eine vollständige Entladung. Das Gerät
nutzt eine batteriespezifische Matrix, die numerische
Werte für Kapazität, Ladezustand, Innenwiderstand und
Spannung liefert.
Reparatur, Wartung, Service
tragbarer Batterie Schnelltester für Blei-Säure-Batterien.
CADEX
Spectro CA-12 DC
Literatur
Seite 62
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Die Gerätesimulation hilft Ihnen dabei, die richtige
Batterie auszuwählen
Mit dem Lebenszyklustest können Sie die Batterie
charakterisieren
Die individuelle Programmierung hilft Ihnen dabei,
Qualität und Leistung zu überwachen
Serviceprogramme helfen Ihnen, die Batterie zu
warten
Das C8000 ist ein Mehrzweckgerät, mit dem Sie Batterien
in jeder Phase ihres Produktlebenszyklus optimieren
können. Sie können Ladesignaturen von
Elektrowerkzeugen und Laptops erfassen und unter
Verwendung der gespeicherten Daten anschließend
eine Simulation der Batterielaufzeit durchführen.
Ergänzen Sie dies durch eine Wärmekammer, eine
externe Lastbank und anderes Zubehör und Sie werden
feststellen, dass das Cadex C8000 zu einem
erschwinglichen Preis eine Klasse für sich ist.
Laborsystem
Batterie-Testsystem
CADEX
C8000
alle
Link
http://www.cadex.com/de/products/c8000-battery-testing-system
Ri(1000Hz), Laden-/Entladen
?
1,2 V-36 V (45 V max.)
bis 240 A
?
50 mAh – 1000 Ah
ja
nein
Geeignet für Batterietechnologien
Messmethode
Innenwiderstand
Spannung
Stromstärke
Spektrale Impedanz
Kapazitätsmessung
Temperaturmessung
Akku Datenbank
?
?
ja
SOC
SOH
Geeignet für Akkupacks
* Wartungsprogramme (Batterien formatieren,
konditionieren und wiederherstellen)
* Schnelltests (Batteriewiderstand DC, AC: 1000Hz)
Funktionen (lt. Hersteller) * Prof. Tests (Wellenform-Tests – GSM, CDMA, Laufzeit,
Lebenszyklus, Selbstentladung, etc.)
* Ladesignaturen erefassen
* externen Lastbank
Beschreibung (lt. Hersteller)
Anwendung (lt. Herst.)
Kurzcharakterisierung (lt. Herst.)
Bild
Hersteller
Typ
Batteriemanagement
Lithium-Akku-Monitor
ELV
LAM 5 Lithium-Akku-Monitor
Analyse
Analysegerät
ESI
2406 Battery Analyzer
http://www.dsa.de/de/loesungen/produkte/bmdt/
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
http://www.techome.de/manuals/LAM5_KM_G_061012.pdf
?
?
?
?
?
?
?
?
LI-XX
?
?
?
http://www.esi-technology.com/battery-analyzer-single-channel.php
Entladen, Quicktest
nein
1,2-16V
?
nein
50 mAh to 60,000 mAh
nein
nein
NiCd, NiMH, Lithium-Ion and SLA
?
ja (qualitativ)
?
Der zunehmende Anteil von Hybrid- und
Der Lithium-Akku-Monitor zeigt den aktuellen
The 2406 single channel battery analyzer / battery tester
Elektrofahrzeugen an der Gesamtfahrzeugproduktion
Energieinhalt von Lithium-Akkus
can determine the condition and capacity of your
bedingt den Einsatz von innovativen Lösungen für die
(Li-Ion/LiPo; 1–5 Zellen) in Prozent und in grafischer
rechargeable batteries and maximize the life of your
Batterieprüfung. DSA hat den Mobilen Diagnose-Tester
Form auf einem LC-Display an. Unnötige,
nickel cadmium and nickel metal hydride chemistries.
MDT-A um eine Batterie-Testeinheit erweitert, mit der lebensdauerverkürzende Ladevorgänge können dadurch
Batterien von Hybrid- und Elektrofahrzeugen vor dem
vermieden werden.
Wide application for testing all types of rechargeable
Verbau geprüft werden können.
Dies ermöglicht es dem Nutzer, die verbleibende
batteries such as NiCd, NiMH, SLA and Lithium ion. The
Nutzungsdauer genau zu kalkulieren und nur unbedingt analyzer's software can be upgraded to accommodate
Normalerweise wird eine Batterie von einem eigenen erforderliche Ladevorgänge auszuführen. Alternativ ist
new battery technologies as they emerge.
auch die Akku-Spannung anzeigbar. Zur Anpassung an
Steuergerät überwacht, das Informationen über ihren
Highly effective reconditioner for NiCd batteries. The
die individuellen Betriebsbedingungen können die
Zustand auf dem seriellen Datenbus ausgibt. Um die
renew function dissolves crystalline formations formed
Zellenzahl, die Ladeschluss-Spannung und
Batterie außerhalb des Fahrzeugs testen zu können,
by low rate chargers and balances the cells within the
die maximal zulässige Entladespannung (0-Prozentmuss das Steuergerät mit Strom versorgt und eine
pack to maximize its capacity and prevent cell reversal.
Anzeige) individuell konfiguriert
Kommunikationsverbindung hergestellt werden. Hierfür
Quick test feature is especially useful to users who
werden. Die Konfigurationsdaten werden in einem nicht- need to know the relative condition of a battery within 2
ist das BMDT mit einem Schnellwechselakku,
flüchtigen Speicher gespeichert und bleiben auch bei
Anschlüssen für Batterie und Steuergerät sowie
to 12 minutes. The quick test performs a series of short
Spannungsausfall erhalten.
Messtechnik ausgestattet. Es wird mit der Rückseite des
load tests and charge cycles to determine whether a
Durch die extrem geringe Stromaufnahme der Schaltung
MDT-A verbunden, lässt sich aber mit einfachem
battery is good or bad.
ist die Belastung des
Werkzeug auch wieder von ihm lösen.
Advanced charge algorithms for each chemistry assure
Akkus durch diese vernachlässigbar.
complete and rapid charging without overcharge.
Damaged batteries are identified immediately.
Extensive range for batteries from 250 mAh to 60 Ah in
capacity, from 1.2 - 16 Volts in voltage.
Stores test results of capacity and average discharge
voltage for two batteries. Capacities are shown in
percent format for easy reading.
Automotive - Modul- und Komponentenprüfung
Das BMDT dient zur Prüfung der Batterien von Hybridund Elektrofahrzeugen vor dem Verbau.
DSA
BMDT - Battery Mobile Diagnostic Tester
Literatur
Seite 63
Batteriemanagement
Intelligenter Batteriesensor
Hella
IBScontrol
Batteriemanagement
Batteriemanagementsystem für die Diagnose und
Überwachung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien
InnoPower
IDE-BMS
Batteriemanagement
Batteriemanagementsystem für Lithium-IonenBatterien auf Shunt-Basis
Isabellenhütte
Telekom Batterieprüfung / USV-Anlagen-Prüfung
Batterielast-Simulator
Megger
TORKEL 820
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Link
Messmethode
Innenwiderstand
Spannung
Stromstärke
Spektrale Impedanz
Kapazitätsmessung
Temperaturmessung
Akku Datenbank
Geeignet für Batterietechnologien
SOC
SOH
Geeignet für Akkupacks
Funktionen (lt. Hersteller)
kontinuierliche Stromintegration (?)
nein
?
?
nein
?
?
?
Lithium-Eisenphosphat
?
?
ja
http://www.hella.com/MicroSite/soe/de/caravanwohnmobile/highlights/i
http://www.innopower.de/shop/ide-bms-fuer-innopower-batterien.html
bscontrol-batteriemanagementsystem.html
kontinuierliche Stromintegration (?)
nein
12V
200 A
nein
bis 249 Ah
-40…125°C
?
Standard-Starter, Gel und AGM
* Hochpräzise Messung von Strom, Spannung und
Temperatur der Batterie
* Bilanzierung der erzeugten, gespeicherten und
benötigten Energie zur Gewährleistung der
Startfähigkeit
* Überwachung des Ladezustandes (SOC) und der
Alterung (SOH) der Batterie
* Anzeige des aktuellen Ladezustandes
ja
ja
ja
Kapazitätstest (Entladung)
nein
24V, 48V
135 A
nein
?
nein
nein
alle
nein
nein
ja
Entladeprüfung, Kapazitätstest
http://www.isabellenhuette.de/news/einzelansicht/article/batteriemana
gementsystem-fuer-lithium-ionen-batterien-auf-shunt-basis/
http://www.megger.com/de/products/ProductDetails.php?ID=1327&Desc
http://www.hanserription=
automotive.de/uploads/media/Neues_Batteriemanagement_optimiert_LiIon-Starterbatterie.pdf
kontinuierliche Stromintegration (?)
nein
?
300 A
nein
?
ja
?
Li-Ionen
ja
ja
ja
* Hochpräzise Messung von Strom, Spannung und
Temperatur der Batterie
* Batteriemanagement mit integrierter Auswerte- und
Steuerelektronik
* Cell-Balancing-System für Fahrzeuge mit Vier-Zellen-LiIon-Starterbatterien
* Intelligenter Batterie-Sensor mit Farbdisplay für 12 V- Das Batteriemanagementsystem von InnoPower wurde
Die Isabellenhütte ist Vorreiter bei der Entwicklung
Die Entladeprüfung bzw. der Kapazitätstest ist der
Bordnetze
zur Diagnose und Überwachung von Lithiumpräziser messtechnischer Lösungen auf Shunt-Basis. Das
zuverlässigste Weg zur Bestimmung der
* Präzise Ermittlung und Darstellung der
Eisenphosphat-Batterien entwickelt. Ein besonderes
neue Batterie-Management-System „IB4“ ist für VierBatteriekapazität. TORKEL820 kombiniert Effizienz mit
Batteriekapazität, Alterung und Restlaufzeit
Merkmal dieses BMS ist, dass alle Bauteile zur
Zellen-Li-Ion-Batterien mit einer Einzelzellspannung von
Tragbarkeit. Mit TORKEL 820 können 24 V und 48 V
* Komfortables Energiemanagement zum Nachrüsten Kommunikation über eine BUS-Leitung verbunden sind.
bis zu 5 V ausgelegt. Es punktet mit 300 A
Batterien bei einem Strom von 270 A entladen werden,
* Sehr niedriger Stromverbrauch dank
Es gibt zwei Varianten die Zellen zu überwachen: mit
Strommessung, 1.000 A Puls und einer sehr hohen
12 V Batterien bei 135 A. Die Entladung erfolgt mit
Abschaltautomatik
Zentralbox und mit Zellplatinen. Das System besteht im Auflösungsgenauigkeit von 10 mA bei einem geringen
konstantem Strom, konstanter Leistung, konstantem
* Vier Schaltausgänge und Buzzer individuell
Wesentlichen aus sechs verschiedenen Bauteilen:
Messfehler von nur 0,4 Prozent des Messwerts.
Widerstand oder in Übereinstimmung mit einem
programmierbar, samt Hysterese
- dem BMS-Steuergerät mit Display zur Kontrolle,
Vielfältige Schnittstellen für Kommunikation,
vorgewählten Lastprofil.
* Batteriespezifische Anpassung des Systems durch
- einem Relais, das das Ladegerät steuert,
Messwerterfassung und Steuerung machen das IB4
Auswahl jeweiliger Batteriekennlinien (Standard- einem Lastabwurf-Relais, das den Batterieflexibel in der Anwendung. So bieten beispielsweise
Starter, Gel und AGM)
Entladekreis zum Schutz vor einer Tiefentladung
zwei Tastschalter-Eingänge die Möglichkeit, den State of
* Datenloggen auf SD-Karte mit einfacher Auswert
unterbricht,
Charge per Tastendruck abzufragen. Es gibt
möglichkeit
- dem Stromsensor zur Messung des Ladeunterschiedliche Analogeingänge, unter anderem für
Beschreibung (lt. Hersteller)
* Aufbau- oder Einbauvariante
/Entladestromes,
die Messung von Zelltemperatur,
- den BMS-Zellplatinen oder der Zentralbox mit der die
Batteriemodulspannung, Gesamtspannung oder die
einzelnen Zellen überwacht und balanciert werden
Hardwareüberwachung der Zellspannungen. Hinzu
Ferner können bis zu fünf Temperaturfühler und
kommen Steuerausgänge für ein bistabiles Relais, fünf
weitere BUS-Relais mit dem BMS verbunden werden.
LED zur Anzeige des State of Charge sowie zwei
Wichtige Daten, wie Adresse einer ausgefallenen
optionale Low-Side-Schalterausgänge für spezielle
Batterie, Spannungspegel der einzelnen Batteriezellen, Anwendungen wie z. B. die Heizungsüberwachung. Als
Temperaturwerte oder entnommene Ladungsmenge
Stromsensor dient ein 100-µOhm-Shunt.
können zur Batteriediagnose im Display des BMSSteuergerätes angezeigt werden.
Anwendung (lt. Herst.)
Kurzcharakterisierung (lt. Herst.)
Bild
Hersteller
Typ
Literatur
Seite 64
Batterie-Impedanz-Prüfgerät
Megger
Batterie-Impedanz-Prüfgerät
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Link
Messmethode
Innenwiderstand
Spannung
Stromstärke
Spektrale Impedanz
Kapazitätsmessung
Temperaturmessung
Akku Datenbank
Geeignet für Batterietechnologien
SOC
SOH
Geeignet für Akkupacks
Funktionen (lt. Hersteller)
Anwendung (lt. Herst.)
http://www.midtronics.com/shop/products-1/battery-and-electricalsystem-diagnostics/intech-series-battery-conductancetesters/midtronics-intech25-battery-conductance-tester
12 V Starterbatterien, Bleisäure und AGM
ja
?
?
Voltmetermodus
Temperatur-Kompensation
Batterie-Ladezustand
Batterie-Diagnose
Kaltstartleistung
Anlasser- und Generatortest
http://www.megger.com/de/Products/ProductDetails.php?ID=487&Descri
ption=bite#View%20BITE2_2P_DS_de_V02.pdf
di
?
?
12V
?
?
?
ja
?
Bleisäure, NiCd
?
?
?
BITE 2Batterie-Impedanz-Prüfgerät
d BITE 2P E fä
i h
Diagnose, Wartung, Ladevorgang
Batterie-Diagnose-Station
Midtronics
GRX-3000
Hybridfahrzeugakkus bestimmter Hersteller (OBD)
OBD-Hybridfahrzeugakku-Systemtester
Midtronics
HYB-1000
Hochfrequenztechnologie (Leitwert), Lasttests
?
?
?
?
?
?
?
http://www.midtronics.com/shop/products-1/batterychargers-and-maintenance-products/diagnosticchargers/gr-series/midtronics-grx-series-diagnosticbattery-chargers-27
?
?
ja
?
Hochfrequenz-Technologie mit patentierter LeitwertTechnologie
Lasttests
Minimize warranty costs while maximizing workshop
efficiency.
Detect defective batteries quickly, so that no time is
spent charging bad or weak batteries
Continuously monitor the battery during the cycle, so
good batteries get the right amount of current to
maximize charge acceptance and minimize charge time.
Spot hard-to-find or masked defects during the charge
l
Ladefunktion
http://www.midtronics.com/shop/products-1/battery-and-electricalsystem-diagnostics
?
?
?
?
?
?
?
?
Hybridakkus definierter Fahrzeuge (Toyota,..)
ja
ja
?
Batterieprüfung
Fahrtests
The GRX diagnostic battery charger represents the very
The Midtronics HYB-1000 Hybrid Battery Tester and
latest in complete battery diagnostics from Midtronics. It Electrical System Analyzer helps you get into the Hybrid
combines switch-mode charging with Midtronics
service business by providing technicians a safe, oneindustry-standard battery diagnostics to ensure that any
person test.
battery can be quickly and safely charged, no matter
what level the technician.
Shows available power in CCA in addition to condition
The HYB-1000 communicates to the vehicle OBD system
and voltage
using a wireless convergence module, which allows it to
Bad cell detection
For Safe, Fast, Simple Service in the European Market
read the battery cell/block sensors while under the
Advanced Starter Testing: Down arrow displays the
(220 volt)
stress of accelerating and decelerating.
captured low voltage from cranking the engine for
simple starter analysis
The GRX combines patented conductance technology
Assess the battery pack state of health in terms of
Advanced Electrical System Testing: Using the up and with additional load testing capability and switch-mode
conductance, which is related to battery capacity.
down arrows while the engine is running displays the battery charging capability to create a complete battery
Quickly determine whether battery pack is getting
captured high and low voltage for simple
diagnostic station. The combination of conductance
weak.
alternator/regulator analysis
testing technology with charge acceptance allows GRx
Read and reset diagnostic trouble codes.
diagnostic chargers to identify the difference between a
Perform simple functions quickly without having to
battery that can recover in a given timeframe and one
monopolize their other complete diagnostic systems.
that won't.
Building upon the success of the inTECH 15, the first
battery conductance tester built for the professional
technician's toolbox, the inTECH 25 offers these
additional capabilities:
Batterie Leitfähigkeitstester
Midtronics
inTECH 25
Batterie-Impedanz-Messung
?
?
?
?
?
?
?
D
Energieverteilung,
UPS-Systeme
• Stellt den Zustand von Bleisäure und NiCd Zellen bis
7000 Amperestunden fest
• Ebenfalls vorhanden ist eine Gut/Warnung/Schlecht
Anzeige
• Robuste Instrumente
• Online-prüfend
Die BITE 2 und BITE 2P Batterie-Widerstands-Testgeräte
stellen den Zustand von Bleisäure und NickelCadmiumzellen bis 7000 Amperestunden fest. Ein
fortgeschrittenes Programm ist entwickelt worden, das
die Gut/Warnung/Schlecht-Berechnungen umfaßt, die
auf einem benutzereingegebenen AusgangsniveauWert basiert ist. Der Koffer des BITE 2P besteht aus dem
Übermittler
und einem Tragekoffer für Standardzubehör
Beschreibung (lt. Hersteller)
und für einen Teil des gewählten Zubehörs, in einer allin-one Einheit. Das BITE 2 und sein Zubehör paßt in
einen robusten Koffer mit einem Schultergurt.
Die Instrumente arbeiten, indem sie einen Prüfstrom an
eine online Batteriekette ansetzen und dann den
Gesamtstrom (Wechselstrom-Welligkeit + Prüfstrom)
und den Spannungsabfall jeder Zelle messen. Dann
errechnen sie den Widerstand. Sie messen auch
Gleichspannung und Kopplungswiderstand, um den
gesamten Zustand des kompletten elektrischen Pfads
der Batteriekette von der Terminalplatte zur
Terminalplatte festzustellen.
Kurzcharakterisierung (lt. Herst.)
Bild
Hersteller
Typ
Literatur
Seite 65
ProCharger
PROCHARGER XL (CAN-BUS)
Projekt Akku4Future – 2nd Life
Link
Messmethode
Innenwiderstand
Spannung
Stromstärke
Spektrale Impedanz
Kapazitätsmessung
Temperaturmessung
Akku Datenbank
Geeignet für Batterietechnologien
SOC
SOH
Geeignet für Akkupacks
Funktionen (lt. Hersteller)
Kurzcharakterisierung (lt. Herst.)
TecMate
BatteryMate 60-3
VOLTCRAFT
ALC 8500
Spannungserhaltungstest
?
12,8 V
0,4-5A
?
bis 100 Ah
-40…+40°C
?
http://www.tecmate.com/u_optimate_lithium.php
https://www.louis.de/artikel/procharger-xl-canbus/10004600?partner=hurra
LiFePO4 / LFP
?
ja (qualitativ)
?
http://www.tecmate.com/d_batterymate.php#
?
?
12V
?
nein
2-45 Ah
ja
?
Bleisäure
nein
nein
?
The ZTS Multi-Battery Tester™ (MBT-1) provides a
comprehensive means of testing the state of charge or
state of power for more than 40 battery types. This
microprocessor-controlled instrument is designed to
test popular primary (non-rechargeable) and
rechargeable batteries using a patented, high accuracy
pulse load test. After a fully automatic test cycle,
percentage of remaining battery capacity is indicated on
the LED bar display. Battery types are clearly labeled
next to appropriate contacts. Negative test lead/probe
conveniently stores in seam at side. There are no
switches or settings, and test results are easy to
understand. Test NiMH, Li-Ion, alkaline, lithium, coin
cell, button type and more.
Batterie-Testgerät
ZTS
ZTS MBT-1 Battery Tester
nein
ja
nein
nein
ja
nein
NiCd, NiMH, LiIon, LiPo, LiFe, Blei-Gel, Blei-Säure, Blei- NiMH, Li-Ion, alkaline, lithium, coin cell, button type and
Vlies
more
Ri-Messung, Entladen
pulse load test
ja
?
bis 30V
1,2V-12V
?
nein
nein
nein
?
?
nein
nein
nein
nein
http://www.conrad.at/ce/de/product/200850?insert=U3
http://www.ztsinc.com/mbt1.html
&WT.srch=1&WT.mc_id=sea_9_Shopping
* 8 Lade- und Pflegeprogramme
* Ladeleistung 40 VA gesamt
* Akku-Ri-Messung
Batterieladegerät mit Akkutest- und
Akkuladestation mit Lade- und Pflegeprogrammen
Desulfatierungsfunktion
Batterie laden, Wartung
Batterie laden, Wartung
Batterie laden, Wartung
OptiMate™ lithium, the first OptiMate to protect your
The load tester, intializer, charger and automatic
LiFePO4 battery in a way no other charger did before! desulfater for all 12V lead-acid batteries from 2 to 45Ah. * 8 Lade- und Pflegeprogramme inkl. Akku-Forming und
The new OptiMate lithium will protect your investment
For shops servicing all motorcycles, ATVs, personal
Blei-Akku-Aktivator-Funktion
and guarantee your Lithium Iron Phosphate (LiFePO4 /
water craft, snowmobiles & ride on mowers
*Insgesamt 4 unabhängige Ladekanäle können
LFP) battery will perform as advertised for a very long
gleichzeitig betrieben werden: 2 Kanäle mit je 5 A max.
time. With 5 Amps of charge current available OptiMate
Ladestrom und 5 A max. Entladestrom 2 Kanäle mit 1 A
lithium unique multi step ampmatic™ program
Lade- und 1 A Entladestrom (gesamt, beliebig aufteilbar)
recharges and balances cells within the battery quickly
* Exakte Akku-Kapazitätsermittlung, z. B. zur Selektion
and efficiently.
von Akku-Packs
OptiMate lithium’s maintenance program delivers
* Anzeige von Zellenspannung, Ladestrom,
current to the vehicle circuitry, protecting and keeping
Entladestrom, eingeladener Kapazität, entladener
the battery at 100% charge.
Kapazität
Pre-qualification test: OptiMate Lithium displays the
condition of the battery before charging and measures
environment temperature. The ampmatic™ charge
program is selected according to temperature and
battery condition.
Voltage retention test: is conducted for 30 minutes
during which no charge current is delivered, with 5
possible test results indicating the battery's general
state of health. A green (voltage > 12,7V) result extends
the test up to 12 hours, to check for excessive self
discharge or higher than expected power loss through
the vehicle’s electrical system.
Batterieladegerät mit Akkutestfunktion
TecMate
OptiMate lithium
?
?
12V
?
?
?
?
?
alle (insb. Li-Ion und LiPo)
Ladeprogramm für Li-Ion und LiPo Starterbatterien
integrierter Bleibatterie-Aktivator (automatischer
Batteriepflegemodus/Entsulfatierung)
Akkutestfunktion, Defekterkennung
ständige autom. Anpassung des Ladestroms an den
Akkuzustand
?
?
?
Batterieladegerät mit Akkutestfunktion und
Defekterkennung
Anwendung (lt. Herst.)
Batterie laden, Wartung
Hightech Batterielade- Diagnose- und Testgerät, CANbus tauglich! Modernste, mikroprozessor- und
kennliniengesteuerte Ladetechnik macht den
ProChargerXL zum perfekten multifunktionalen Gerät
für alle 12V PKW-, Motorrad-, Roller und Quad-Batterien
von 5 Ah bis 100 Ah Kapazität. Er eignet sich
insbesondere zum Laden von Li-Ion und LiPo
Starterbatterien sowie zum Laden von Batterien über
die Bordsteckdose bei Fahrzeugen mit CAN-Bus System
(z.B. die meisten BMW). Es sind keine weiteren
Einstellungen am ProCharger XL vorzunehmen. Auch ein
Drehen des Zündschlüssels zur Aktivierung des CAN-Bus
Bordsystems ist nicht nötig. Das Gerät erkennt das
jeweilige Bordsystem und lädt die Batterie
Beschreibung (lt. Hersteller)
vollautomatisch.
Der Ladestrom ist wählbar zwischen max. 1,5 A für
Motorrad-Batterien (von 5-30 Ah) und max. 4A für PkwBatterien (von 30-100 Ah). Somit können alle
herkömmlichen 12V Standard Blei-/Säurebatterien, alle
wartungsfreien Gel- und Mikrovlies-/AGM-Batterien von
5 Ah bis 100 Ah Kapazität geladen werden - also alle 12 V
Batterietypen aus unserem Sortiment, sowie auch
Reinblei- und Li-Ion und LiPo Starterbatterien. Die
intelligente Software des ProCharger XL überwacht
ständig die kompletten Funktionen und steuert je nach
Lade-/Zustand der Batterie vollautomatisch den
richtigen Ladeablauf. Die Batterie kann über Monate
hl
bl ibErhaltungsladen
i Üb l d i
i h ö li h
Bild
Hersteller
Typ
Literatur
Seite 66

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