Batterie-Design erklärt: Vom Prototyping bis zur Zertifizierung - Zusammenfassung des Webinars

Die Batterietechnologie spielt eine entscheidende Rolle für die Leistung, Sicherheit und Zuverlässigkeit moderner Anwendungen, von Drohnen und Robotik bis hin zu medizinischen Geräten und Elektromobilität. Die Entwicklung eines effizienten und konformen Akkupacks erfordert jedoch eine sorgfältige Berücksichtigung der Chemie, der Formfaktoren, des Energiemanagements und der gesetzlichen Normen.

Dieser Artikel, der auf dem jüngsten Webinar von Dan-Tech Energy basiert, behandelt die wichtigsten Aspekte des Batterie-Designs, der Batterie-Management-Systeme (BMS), der Lithium-Ionen- gegenüber der LiPo-Technologie und der Zertifizierungsanforderungen - alles wichtige Aspekte für Unternehmen, die optimierte Energielösungen entwickeln möchten. Sehen Sie sich die vollständige Aufzeichnung des Webinars hier an. 

Warum das Batteriedesign wichtig ist

Eine Batterie ist mehr als nur eine Energiequelle - sie hat direkten Einfluss auf die Effizienz, die Langlebigkeit und den Markterfolg eines Produkts. Schlechte Designentscheidungen können zu Überhitzung, vorzeitigem Ausfall oder sogar zu behördlichen Hindernissen führen, die die Produktion und den Versand verzögern.

Die drei wichtigsten Faktoren, die das Batteriedesign beeinflussen, sind:

• Leistung - Maximierung der Energieabgabe, der Lebensdauer und der Ladezyklen.
• Sicherheit - Verhinderung von thermischem Durchgehen, Überhitzung und Stromstößen.
• Compliance - Einhaltung internationaler Versand- und Zertifizierungsstandards zur Vermeidung von Unterbrechungen der Lieferkette.

Spezialbatterien vs. Batterien von der Stange: Die richtige Wahl treffen

Viele gehen davon aus, dass Batterien von der Stange die einfachste Lösung sind. Für die Unterhaltungselektronik mag dies zutreffen, aber Branchen, die eine hohe Zuverlässigkeit, einzigartige Formfaktoren oder strenge Zertifizierungen erfordern, brauchen oft ein maßgeschneidertes Akkupaket.

Warum sollten Sie sich für eine kundenspezifische Batterie entscheiden?

• Optimiert für Ihr Produkt - Maßgeschneidert für spezifische Platz-, Gewichts- und Leistungsanforderungen.
• Volle Kostenkontrolle - Ermöglicht eine genaue Kontrolle der Stückliste und der Produktionskosten.
• Regulierungsbereitschaft - Kundenspezifische Verpackungen können mit vorzertifizierten Komponenten entworfen werden, was die Zulassungszeit verkürzt.
• Verbesserte Sicherheit und Effizienz - Ermöglicht Wärmemanagement-Strategien und Zellausgleich, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert wird.

Für Unternehmen, die Robotik, UAVs, medizinische Geräte oder Industrielösungen entwickeln, bedeutet die Investition in eine kundenspezifische Batterie oft eine bessere Leistung, geringere Risiken und langfristige Kosteneinsparungen. Erfahren Sie mehr darüber, wie kundenspezifische Lithium-Batterien die Leistung von UAVs verbessern.

Die wichtigsten Batteriechemien: Verstehen der Grundlagen

Die Chemie eines Akkus bestimmt seine Energiekapazität, Entladegeschwindigkeit, Lebensdauer und Sicherheitsmerkmale. Im Folgenden werden die gängigsten Akkutypen verglichen:

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Li-Ion vs. LiPo: Was sollten Sie wählen?

• Li-Ion-Batterien (NMC/NCA) sind für ihre hohe Energiedichte und Langlebigkeit bekannt, was sie ideal für Robotik, medizinische Geräte und industrielle Anwendungen macht.
• LiPo-Akkus (Lithium-Pouch) sind zwar leicht und können hohe Entladungsraten erreichen, sind aber mechanisch empfindlicher und erfordern ein strenges Energiemanagement.

Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel Li-Ion vs. LiPo.

Formfaktoren von Batterien: Zylindrische vs. prismatische vs. Pouch-Zellen

Die Wahl des richtigen Batteriefaktors ist entscheidend für Integration und Effizienz:

Zylindrische Küvetten

✅ Hohe mechanische Stabilität
✅ Effizientes Wärmemanagement
✅ Weithin verfügbar und zuverlässig
❌ Platzsparender als Pouch-Zellen

Prismatische Zellen

✅ Kompakte Bauweise
✅ Bevorzugt für Energiespeicher und Elektrofahrzeuge
❌ Kann im Laufe der Zeit Erweiterungsprobleme aufweisen

Pouch-Zellen (LiPo)

✅ Flexible Form
✅ Höhere Abflussraten
❌ Gefahr des Aufquellens und der mechanischen Beschädigung

Um unerwartete Ausfälle zu vermeiden, sollten Sie sicherstellen, dass Ihr BMS das Verhalten des Akkus richtig reguliert. In unserer Schritt-für-Schritt-Anleitung erfahren Sie mehr über den Aufbau eines sicheren Li-Ionen-Akkupacks mit BMS.

Batteriemanagementsysteme (BMS) und Sicherheitsaspekte

Ein Batteriemanagementsystem (BMS) ist für die Sicherheit, Überwachung und Energieeffizienz zuständig. Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

1. Schutzschaltungsmodul (PCM) - Verhindert Überspannungen, Überströme und Überhitzung.
2. Schätzung des Ladezustands (State of Charge, SoC) - Verwendet die Coulomb-Zählung zur Verfolgung des Batteriestands.
3. Cell Balancing - Sorgt für eine einheitliche Leistung über alle Zellen hinweg (Passive vs. Active Balancing).
4. Kommunikation und Überwachung - Liefert Echtzeit-Daten zum Batteriezustand.

Es gibt zwei Haupttypen des Batterieschutzes:

• Protection Circuit Module (PCM): Sicherheitsgrundschutz ohne Kommunikationsfunktionen.
• Batteriemanagementsystem (BMS): Erweiterte Überwachung, Diagnose und Steuerung.

Eine detaillierte Aufschlüsselung finden Sie in unserem Leitfaden PCM vs. BMS: Was braucht Ihre Batterie?

Zertifizierung und Konformität navigieren

Die behördliche Zulassung ist einer der wichtigsten (und oft übersehenen) Aspekte. Zu den wichtigsten Zertifizierungen gehören:

UN 38.3

Erforderlich für den Batterietransport (Luft, See, Land).

IEC 62133

Unverzichtbar für Verbraucher- und Industrieanwendungen.

UL 1642 / UL 2054

U.S. Sicherheitsstandards für Lithiumbatterien.

CE-Kennzeichnung

Erforderlich für Produkte, die in der EU verkauft werden.

Batterie-ID (Verordnung 2024)

Verfolgt den Lebenszyklus von Batterien und sorgt für ordnungsgemäßes Recycling.

Wenn Sie diese Normen nicht erfüllen, kann Ihr Produkt nicht auf den Markt kommen. Um kostspielige Verzögerungen zu vermeiden, ist es am besten, die Zertifizierungsanforderungen von Anfang an bei der Entwicklung zu berücksichtigen.

Abschließende Überlegungen

Möchten Sie das Thema weiter vertiefen? Die vollständige Aufzeichnung des Webinars ist hier verfügbar

Sind Sie bereit, den nächsten Schritt zu tun? Senden Sie uns die gewünschten Parameter für das Akkupaket, und wir helfen Ihnen bei der Entwicklung einer individuellen Akkulösung, die für die Anforderungen Ihres Projekts optimiert ist.

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