Stationäre Batterien vom Spezialisten
Im Gegensatz zu anderen großen Anbietern von Lithium-Ionen-Batterien produziert HiTHIUM ausschließlich stationäre Batteriespeicher. Mit dieser Spezialisierung hat HiTHIUM einen ungewöhnlichen Weg eingeschlagen. Doch der Fokus des Unternehmens dient den Kunden, denn die Produkte von HiTHIUM werden für den stationären Einsatz konsequent optimiert und setzen neue Maßstäbe in Punkto Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit.
Die Langlebigkeit, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit der Produkte basiert größtenteils auf den Eigenschaften und der Fertigungsqualität der HiTHIUM LFP-Batteriezellen. Produktionsabweichungen können nicht nur die Leistung und Langlebigkeit der Zellen beeinträchtigen, sondern vor allem auch ihre Sicherheit. Selbst kleinste Verunreinigungen oder Unregelmäßigkeiten können die Zellen während des Betriebs schädigen und damit weitere Fehlfunktionen auslösen.
Die Massenproduktion von Batteriezellen ist angesichts der hochkomplexen Fertigungstechnologien und der minimalen Fertigungstoleranzen äußerst anspruchsvoll.
Für die industrielle Massenproduktion von Batteriezellen setzt HiTHIUM jedoch nicht nur auf die umfangreiche praktische Erfahrung der zahlreichen Ingenieure des Kernteams für die Produktion – das Unternehmen hat zudem massiv in die Herstellung von Batteriezellen investiert und eine der modernsten Produktionslinien der Welt aufgebaut.
Die meisten der über 1.000 Ingenieure und Wissenschaftler in den vier unternehmenseigenen Forschungseinrichtungen arbeiten deshalb an der Lösung von Produktionsproblemen und der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Fertigungsverfahren.
Die Produktionslinien von HiTHIUM sind außerdem hochautomatisiert und haben ein hohes Maß an „Intelligenz“, die auf der präzisen und umfangreichen Erfassung und Auswertung von Big Data in Echtzeit basiert.
Die Produktionslinien von HiTHIUM sind mit mehr als 3.000 in Echtzeit überwachten Prozesskontrollpunkten ausgestattet, von denen mehr als 600 direkt mit einem zertifizierten Qualitätsmanagementsystem verbunden sind.
Dies gewährleistet eine mehrdimensionale Produktstabilität und -konsistenz.
Das intelligente Fertigungssteuerungssystem (Manufacturing Execution System, MES) von HiTHIUM verfügt außerdem über gut 600 Prozesskontrollpunkte sowie zahlreiche Möglichkeiten zur Datenerfassung (RFID, PLC, IPC, PC usw.), die den gesamten Produktionsstandort abdecken.
Sicherheit
Lithium-Batteriespeichersysteme, die nach den geltenden Normen hergestellt, geplant und installiert werden, sind sehr sicher. Dennoch gibt es sicherheitsrelevante Unterschiede, z. B. zwischen den verschiedenen Zellchemien, Technologien, Bauformen, Speicherkonzepten und Batteriemanagementsystemen (BMS).
Zellchemie
Bekanntermaßen können sich Lithium-Ionen-Batterien entzünden, wenn sie beschädigt oder extrem hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Grund dafür ist die Empfindlichkeit der in der Zelle verwendeten Lithium-Mischoxide gegenüber zu hohen Temperaturen. Es gibt Lithiumoxide, bei denen es schon bei Temperaturen um 180 Grad Celsius zum so genannten thermischen Durchgehen kommt.
Von den am häufigsten verwendeten Lithiumoxiden ist Lithiumeisenphosphat am temperaturbeständigsten, da es erst bei etwa 220 Grad Celsius empfindlich reagiert. In diesem Vergleich bieten LFP-Zellen Dank ihrer hohen thermischen Stabilität die größte Sicherheit.
HiTHIUM hat die Eigensicherheit der LFP-Batterietechnologie durch die Entwicklung eines eigenen Lithium-Eisen-Phosphats noch weiter erhöht. Durch eine sogenannte Gitterdotierung erzielte das Team von HiTHIUM sowohl eine höhere Kapazität als auch einen geringeren Innenwiderstand in der Zelle.
Auch in den Zellen kommen einige weitere innovative und von HiTHIUM selbst entwickelte Technologien zum Einsatz. So wird beispielsweise der von HiTHIUM entwickelte neue Stromabnehmer in einem Dünnschichtverfahren behandelt, was die Eigensicherheit der Batterie weiter erhöht. Die spezielle Oberflächenbeschichtung führt zu einer geringeren Ausdehnung des Materials im Betrieb sowie zu einer verbesserten Materialleitfähigkeit und einem geringeren Innenwiderstand der Zelle.
Allgemeine Sicherheitsmerkmale der HiTHIUM LFP-Zellen
Die allgemeinen Sicherheitseinrichtungen der Zellen sorgen dafür, dass bei ungewöhnlichen Betriebsbedingungen eine bauliche Einrichtung oder eine Materialeigenschaft einer Fehlfunktion entgegenwirkt und die Zelle in einen sicheren Zustand überführt.
Systemsicherheit von HiTHIUM Batteriespeichersystemen
Die Sicherheit von Batteriespeichersystemen hängt zwar in erster Linie von den Eigenschaften der verwendeten Zellen ab, aber auch das dreistufige BMS sowie weitere Schutzeinrichtungen wie das Wärmemanagement und aktive Brandschutztechnologien spielen eine wichtige Rolle für eine erhöhte Sicherheit von HiTHIUM Batteriespeichersystemen.
- Die Flüssigkeitskühlung gewährleistet auch bei maximaler Belastung eine stabile Betriebstemperatur.
- Ein hochentwickeltes Batteriemanagementsystem (BMS) sorgt für die optimale Steuerung und Überwachung jeder einzelnen Batteriezelle. Durch den Ausgleich der Ladezustände zwischen den einzelnen Zellen während des Betriebs verhindert das BMS, dass sich Zellen mit abweichender Spannung erhitzen. Dies sichert nicht nur ein effizienteres Laden und Entladen, sondern auch den optimalen Betriebszustand der Zellen, unabhängig von der Belastung.
- Die optimierte Brandschutzstrategie beinhaltet ein mehrstufiges Präventionskonzept sowie eine umfassende Überwachung der Anlagensicherheit. Bei Containern gehören dazu auch Rauchmelder und ein aktives Feuerlöschsystem.
Sicherheits- und Zuverlässigkeitsprüfungen
Die Sicherheitsprüfungen von HiTHIUM decken die Prüfanforderungen von der Zelle bis zum Batteriesystem ab. Insgesamt werden über 24 verschiedene Sicherheits- und Zuverlässigkeitsprüfungen durchgeführt, darunter thermisches Durchgehen, Nageltests und Fallproben.
Wirtschaftlichkeit, Leistung & Langlebigkeit
Die massiven Investitionen von HiTHIUM in Forschung und Entwicklung ermöglichen nicht nur Fortschritte in Punkto Sicherheit, sondern auch in Bezug auf die technischen Eigenschaften und Leistungen sowie die Wirtschaftlichkeit der Produkte. Der Fokus von HiTHIUM liegt verstärkt auf der Senkung der LCOS (Levelized Cost of Storage). Dies soll vor allem durch eine Erhöhung der zyklischen Lebensdauer und einer deutlich langsameren Degradation erreicht werden.
Die Modifikation der Anode mit einer Technologie zur aktiven und andauernden Freisetzung von Lithium-Ionen ist einer der Gründe, warum die HiTHIUM 300 Ah LFP-Batteriezellen im Gegensatz zu herkömmlichen LFP-Zellen auch nach den ersten 1.000 Zyklen ihre Nennkapazität aufrechterhalten. Von dieser verlangsamten Degradation profitieren die Zellen während ihrer gesamten Lebensdauer.
So können Batterien mit 300 Ah HiTHIUM LFP-Zellen im Vergleich zu handelsüblichen LFP-Zellen einen um 18 % höheren Energiedurchsatz während ihrer Lebensdauer erreichen.
HiTHIUMs 6-Meter-Container mit 280 Ah / 300 Ah Zellen hat eine Kapazität von 3.441 kWh / 3.993,6 kWh
Schrank- und Containerprodukte mit 300 Ah LFP-Zelle haben bereits eine der höchsten Energiedichten auf dem Markt – und HiTHIUM verfolgt das Ziel, die Energiedichte seiner Batteriezellen weiter zu erhöhen. Eine hohe Energiedichte bedeutet einen geringeren Platzbedarf für HiTHIUM Speicherprodukte und damit geringere Kosten (insbesondere bei Großprojekten). Gleichzeitig ermöglicht der überdurchschnittlich weite Betriebstemperaturbereich von -30 bis +60 °C den Einsatz von HiTHIUM Produkten auch unter rauen klimatischen Bedingungen.