VORTRAGSREIHE EMLE: E-Auto-Akkus reparieren statt recyclen - mit KI-gestützter Analyse und Lagerhaltung
Vortrag: Professor Christoph Weber – HAW Kiel
Professor Christoph Weber berichtet in der EMLE-Seminarreihe über ein KI-gestütztes schnelles Messverfahren zur Feststellung des SOH (State of Health) von E-Auto-Akku-Modulen mithilfe von Impedanz-Spektroskopie. Im von ihm 2021 gegründeten Start-up Heimdalytics wurde dieses Verfahren zum Produkt entwickelt, und es wird bereits zur kostengünstigen Reparatur von defekten Batterien der Renault-Zoe-Modelle eingesetzt. Gebrauchte Batteriemodule aus Unfallfahrzeugen oder Leasing-Rückläufern werden in wenigen Minuten nach ihrem SOH klassifiziert und in ein Lager aufgenommen. In der defekten Batterie wird das defekte Modul ebenfalls schnell ermittelt, es ist in der Regel ist nur eines der 12 Module. Es wird durch ein Gebraucht-Modul mit gleichem SOH ersetzt, was nicht nur kostengünstiger ist als ein neues Modul, sondern auch für die Lebensdauer der gesamten Batterie von Vorteil.
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Die Grafik stellt einen kreisförmigen Workflow zur Reparatur von E-Auto-Batterien dar. Ziel ist es, ein defektes Batteriemodul durch ein gebrauchtes Ersatzmodul mit identischem Gesundheitszustand (SOH – State of Health) zu ersetzen.
Der Prozess im Detail:
- Identifikation des Defekts (oben links):
Gezeigt wird ein Batteriepack, das aus 12 einzelnen Modulen besteht. Ein Modul ist durch ein rotes Warnsymbol (Ausrufezeichen) und ein Akku-Symbol mit niedrigem, rotem Ladestand als defekt markiert. Der Text lautet: „Defektes Modul aus dem Batteriepack“. - Messung der intakten Module (oben Mitte):
Ein Pfeil führt zum nächsten Schritt: Ein intaktes Modul aus demselben Pack wird entnommen. Der Text erklärt: „Messen von relevanten Merkmalen eines weiteren (intakten) Moduls aus dem Batteriepack“. - KI-Analyse und Hardware (Zentrum):
Im Mittelpunkt steht ein mobiles Messgerät auf einem Rollwagen, das mit Kabeln an die Batteriemodule angeschlossen wird. Darüber symbolisiert ein grafisches Netzwerk-Icon die „KI-basierte Schätzung des SoH“.
Links unten wird die dazugehörige Software-Benutzeroberfläche detailliert eingeblendet. Sie zeigt:- Einstellungsmenüs für Konfiguration, Impedanzmessung und Batterieanalyse.
- Ein Diagramm (Nyquist-Plot), das verschiedene Impedanzkurven visualisiert.
- Eine Tabelle mit Zellspannungen (z. B. 3,706 V bis 3,732 V).
- Datenarchivierung (Mitte unten):
Ein geschwungener Pfeil zeigt vom Messgerät zu einem Symbol für eine Datenbank (drei blaue Zylinder). Der Begleittext lautet: „Speichere die Messung in einer zentralen Datenbank“. - Suche und Abgleich (rechts):
Ein weiterer Pfeil führt von der Datenbank zu einem großen grünen Kasten, der den Lagerbestand repräsentiert („Wähle den passenden Modulkandidaten aus einem Bestand aus“).
Im Lager befinden sich verschiedene Modulgruppen mit unterschiedlichen SOH-Werten (z. B. 81 % und 91 %).- Das Ergebnis: Eine Modulgruppe mit einem SOH von 88 % ist grün umrahmt und als „Perfect Match“ markiert. Dies entspricht exakt dem SOH-Wert der intakten Module aus dem ursprünglichen Batteriepack (ebenfalls mit 88 % beschriftet).
Im Anschluss stellt Niklas Thom aus dem EMLE-Team sein von der EKSH gefördertes Forschungsprojekt ReBiCell vor. Hier ist es das Ziel, die Lebensdauer von E-Fahrrad-Akkus zu verlängern, durch Auffrischung. An der Stanford University wurde dazu eine Theorie entwickelt und in ersten Messungen an Münzzellen bestätigt. Niklas will dieses Verfahren nun auf Fahrrad-Akkus übertragen.
Kapazitätsverlust von Lithium-Akkus.
Bildung von SEI (Solid Electrolyte Interface) auf der Anode und isoliertem Lithium aus Dendriten.
Quelle: Ruiz et al. (DOI: 10.1109/AC-CESS.2025.3535918)
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Die schematische Darstellung zeigt die mikroskopischen Prozesse an der Schnittstelle zwischen einer Graphit-Anode und dem Elektrolyten, die zum Kapazitätsverlust führen. Dargestellt ist die Bildung der SEI-Schicht (Solid Electrolyte Interface) sowie die Vorgänge der Interkalation (Laden), des Plating (Ablagerung von metallischem Lithium) und des Stripping (Entladen). Es wird verdeutlicht, wie durch chemische Reaktionen eine „neue SEI“ entsteht, die aktives Lithium bindet. Im unteren Bereich zeigt die Grafik die Bildung von Dendriten. Wenn diese den Kontakt zur Anode verlieren, entsteht „Dead Li“ (isoliertes, totes Lithium), welches nicht mehr am Ladungsaustausch teilnehmen kann und so die Kapazität des Akkus dauerhaft verringert.
Auffrischung von Lithium-Akkus.
Schematische Darstellung der Wiederanbindung isolierter Lithiumfilamente (i-Li) bei Kontakt mit der Anode.
Quelle: Liu et al. (Nature volume 600, pages 659-663))
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Dieses Diagramm zeigt in drei Phasen (I, II und III) das Prinzip der Wiederanbindung von isolierten Lithiumfilamenten (i-Li) zwischen einer NMC-Kathode und einer Graphit-Anode.
- Phase I: Isoliertes Lithium (i-Li) befindet sich ohne elektrischen Kontakt im Elektrolytraum.
- Phase II: Durch gezielte Steuerung der Ionenbewegung (Li+) nähert sich ein isoliertes Filament der Graphit-Anode an, bis ein physischer Kontakt entsteht.
- Phase III: Sobald der Kontakt hergestellt ist, findet eine elektrochemische Reaktivierung statt. Elektronen (e-) fließen in das Filament, und Lithium-Ionen werden wieder mobilisiert. Dieser Prozess stellt die elektrische Anbindung des zuvor „toten“ Lithiums wieder her und macht es für den Energiespeicherprozess erneut nutzbar.
Wann?: Mittwoch, 1. April 2026, 16:15
Wo?: Hörsaal D.4 25-0.03 | Gebäude D.4 (25), Ecke Bessemerstraße / Stephensonstraße, Eingang Bessemerstraße
Kontakt
Peter Drews
Telefon: 0175 1999300
E-Mail: peter.drews(at)th-luebeck.de
Niklas Thom
Telefon: 0451 3005-237
E-Mail: niklas.thom(at)th-luebeck.de
Clemens Kerssen
Telefon: 0451 300-5428
E-Mail: clemens.kerssen(at)th-luebeck.de
