Innerhalb von fünf Jahren hat sich das Unternehmen Tiyo an die Spitze im Bereich der Batterietests gesetzt. Es begann mit einfacher Ausrüstung, verfügt derzeit bereits über sechs Testcontainer und wird im Frühjahr weitere in Betrieb nehmen.
Die ersten Tests der Batteriezellen führte das Unternehmen Tiyo im Jahr 2020 durch. Es begann mit einem gewöhnlichen geregelten Netzteil, das Energie sowohl liefern als auch verbrauchen kann.
„Zunächst führten wir Zyklus- und Funktionstests durch; dafür reichte uns eine Zweiquadranten-geregelte Stromquelle. In den ersten Tests konnten wir die Batterie kontrolliert laden und entladen sowie die wichtigsten Parameter wie Kapazität oder Innenwiderstand in verschiedenen Betriebsmodi berechnen und auswerten“, erinnert sich Jaromír Kejval, Mitinhaber und technischer Direktor von Tiyo, an die Anfänge.
Die Testverfahren wurden nach und nach aus den Produktionshallen verlagert. Auslöser war die steigende Nachfrage der Kunden nach Tests zur Überprüfung unkontrollierter Reaktionen von Batterien unter extremen Bedingungen. „Auch wenn man in der Halle maximale Sicherheitsvorkehrungen trifft, sind die Risiken zu groß“, warnt der technische Leiter. Auf dem Gelände von Tiyo entstand eine „Batterie-Anlage“, die die Durchführung anspruchsvollerer Tests ermöglichte.
Den ersten Container schaffte das Unternehmen für die Lagerung der Testproben an, gefolgt von einem sechs Meter langen Reaktionscontainer mit Stahlwänden für Risikotests. „Anfangs war es ein robuster Blechcontainer mit Feuerlöschsystem und Messtechnik. Da wir auch im Winter Tests durchführen mussten und im Sommer bei Raumtemperatur getestet werden musste, haben wir den Container isoliert. Heute ist es sogar möglich, ihn zu temperieren“, erklärt Jaromír Kejval.
Für solche Tests ist ein Behälter mit einer druckdichten Kammer mit einem Fassungsvermögen von fast 500 Litern vorgesehen. Er hält einem Innendruck von bis zu 40 bar stand und ermöglicht daher auch die Messung der Thermodynamik der Vorgänge während des Tests. Bei der Entzündung der Zellen werden Zusammensetzung, Temperatur und Druck der freigesetzten Gase ausgewertet.
„Anfangs hatten wir diesen Behälter in der Halle. Obwohl wir strenge Sicherheitsvorkehrungen getroffen hatten, zeigten Messungen, dass es besser wäre, ihn in eine geeignetere Umgebung zu verlegen. Das veranlasste uns, einen weiteren externen Behälter zu entwickeln, in dem sich in einem Teil der Produktionsbereich mit dem geschlossenen Druckbehälter und im anderen Teil der separate Bedienbereich mit der Messtechnik befindet“, sagt Mitinhaber Tiyo.
Die größten Investitionen in die Batterietests flossen in den letzten Jahren in die Infrastruktur sowie in Mess- und Prüfgeräte. Derzeit verfügt Tiyo bereits über sechs Container. „Insgesamt drei sind für die Lagerung vorgesehen, davon zwei für Batterien und einer für kontaminierte Schutzanzüge und Ausrüstung“, erklärt Václav Zmítko, Leiter des Batterietestteams.
Bei der Prüfung unkontrollierter Reaktionen rauchen, brennen und explodieren die Batterien. Auch nach Abschluss der Tests verbleiben darin gefährliche Stoffe. „Die Techniker arbeiten in Schutzanzügen und mit Atemschutzgeräten. Auch Werkzeuge und die gesamte Ausrüstung sind durch Abgase und Feinstaub kontaminiert“, erklärt der technische Leiter die Bedeutung des „schmutzigen“ Containers.
Zum Batterie-Testgelände gehört eine Dekontaminationskammer mit Dusche und Umkleideraum. Im Frühjahr wird die Flotte um einen weiteren Reaktionscontainer erweitert. „Der erste Container reicht uns kapazitätsmäßig nicht mehr aus. Die Anschaffung eines neuen Containers ermöglicht es uns zudem, die Vorbereitungszeit für die Tests zu verkürzen“, sagt Jaromír Kejval. Während die Tests selbst nur wenige Minuten dauern, kann die Vorbereitung mehrere Tage in Anspruch nehmen.
Das Unternehmen hat seine langjährige Erfahrung aus der Prüfung von Komponenten für die Automobilindustrie im Bereich der Batterieprüfung genutzt und weiterentwickelt. Dafür ist ein Team aus fünf Experten zuständig. Im Vergleich zur Komponentenprüfung gibt es bei Batterien eine viel größere Anzahl von Risikotests, die ihr Verhalten außerhalb sicherer Betriebsbedingungen überprüfen.
„Am häufigsten führen wir verschiedene Arten von Belastungstests durch, vor allem Prüfungen auf mechanische Beschädigung und Kurzschlussprüfungen, Vibrationstests oder Prüfungen der Wasser- und Staubdichtigkeit“, beschreibt Václav Zmítko.
Tiyo führt jährlich Dutzende von Tests an Batteriezellen und -modulen durch. Manche Projekte dauern eine Woche, anspruchsvollere, die aus Dutzenden von Teilversuchen bestehen, können sogar bis zu zwei Jahre in Anspruch nehmen. „Langzeittests konzentrieren sich auf Zyklustests und Funktionseigenschaften. Wenn wir eine allmähliche Verringerung der nutzbaren Batteriekapazität im Vergleich zum Ausgangszustand feststellen, lässt sich das nicht wirklich beschleunigen“, bemerkt Jaromír Kejval.
Sicherheitsprüfungen von Batterien werden seiner Meinung nach auch in den kommenden Jahren die Hauptaufgabe der Testarbeit bleiben. „Auch wenn der Durchbruch der Elektromobilität deutlich langsamer verläuft als erwartet, werden Batterien in der heutigen technologisch fortgeschrittenen Welt bestehen bleiben. Unabhängig davon, in welche Richtung sich die Batterietechnologie entwickelt, werden Tests zur Überprüfung ihrer Sicherheit in Ausnahmesituationen wie extremen Temperaturen, Überladung, mechanischen Beschädigungen und Kurzschlüssen auch weiterhin von zentraler Bedeutung für ihre sichere Nutzung sein“, schließt der Mitinhaber von Tiyo.
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