Degradationsuntersuchungen von Lithium-Ionen Batterien bei deren Einsatz in Elektro- und Hybridfahrzeugen:
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| Format: | Thesis Book |
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| Published: |
Göttingen
Cuvillier
2011
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| Edition: | 1. Aufl. |
| Series: | Schriftenreihe des Energie-Forschungszentrums Niedersachsen
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
KAPITEL 1 EINLEITUNG 1
1.1 MOTIVATION 1
1.2 VORGEHENSWEISE 2
KAPITEL 2 HYBRID- UND ELEKTROFAHRZEUGE 5
2.1 HYBRID- UND ELEKTROFAHRZEUGKONZEPTE 5
2.2 SPEICHERSYSTEME FUER ELEKTRO- UND HYBRIDFAHRZEUGE 9
2.3 NETZINTEGRATION VON ELEKTRO- UND HYBRIDFAHRZEUGEN 12
KAPITEL 3 LITHIUM-IONEN AKKUMULATOREN 15
3.1 DEFINITION DER ZUSTANDSGROEBEN SOC, SOH, SOF, SOA 15
3.1.1 STATE OF CHARGE (SOC) 17
3.1.2 STATE OF HEALTH (SOH) 19
3.1.3 STATE OF FUNCTION (SOF) 22
3.2 FUNKTIONSPRINZIP EINER LITHIUM-IONEN ZELLE 23
3.3 AUFBAU UND KOMPONENTEN EINER LITHIUM-IONEN ZELLE 26
3.3.1 NEGATIVE ELEKTRODE 27
3.3.2 POSITIVE ELEKTRODE 29
3.3.3 STROMABLEITER, SEPARATOR UND ELEKTROLYT 31
3.3.4 DER SOLID-ELEKTROLYTE-INTERFACE UND SEINE BEDEUTUNG 32
3.4 EXPERIMENTELLE VERSUCHSUMGEBUNG 34
3.5 ELEKTRISCHES VERHALTEN 40
3.5.1 RUHESPANNUNG 41
3.5.2 OBERSPANNUNGEN 43
3.5.3 INNENWIDERSTANDS-, KAPAZITAETS- UND ENTLADEVERHALTEN 46
KAPITEL 4 DEGRADATION 53
4.1 THEORETISCHE BETRACHTUNG DER ALTERUNGSMECHANISMEN IN LITHIUM-IONEN
ZELLEN .54 4.1.1 ALTERUNGSMECHANISMEN DER NEGATIVEN ELEKTRODE (LI YC6)
54
4.1.1.1 LITHIUM-VERLUST AUF DER NEGATIVEN ELEKTRODE 55
4.1.1.2 VOLUMENAENDERUNG DER NEGATIVEN ELEKTRODE 57
4.1.1.3 WEITERE ALTERUNGSMECHANISMEN AN DER NEGATIVEN ELEKTRODE 58
4.1.2 ALTERUNGSMECHANISMEN DER POSITIVEN ELEKTRODE (LINUCOYALAE) 59
4.1.2.1 KONTAKTVERLUST AN DERPOSITIVEN ELEKTRODE 59
4.1.2.2 FORMIERUNG EINES OBERFLAECHENFILMS 60
4.1.2.3 WEITERE ALTERUNGSMECHANISMEN DER POSITIVEN ELEKTRODE 61
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1014555108
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
4.1.3 ZUSAMMENFASSUNG DER ALTERUNGSMECHANISMEN 61
4.2 EXPERIMENTELLE DEGRADATIONSUNTERSUCHUNGEN 63
4.2.1 KALENDARISCHE ALTERUNG 63
4.2.2 ZYKLISCHE ALTERUNG 72
KAPITEL 5 ZUSTANDSBESTIMMUNG UND MODELLIERUNG VON LITHIUM-IONEN
BATTERIEN 79
5.1 ZUSTANDSBESTIMMUNG IM FAHRZEUG 81
5.1.1 SOA-ABSCHAETZUNG 82
5.1.2 SOC-ABSCHAETZUNG 82
5.1.3 SOHC-ABSCHAETZUNG 85
5.1.4 SOHUT-ABSCHAETZUNG 87
5.1.5 SOHCA-UND SOH SCC-ABSCHAETZUNG 90
5.1.6 GEWICHTETE AH-ZAEHLUNG ALS ALTERNATIVES VERFAHREN 91
5.2 MODELLIERUNGSANSAETZE 92
5.2.1 THEORETISCHE ANSAETZE ZUR MODELLIERUNG 93
5.2.2 MATHEMATISCHES MODELL EINER LI-IONEN BATTERIE 98
5.2.3 UMSETZUNG DES ESB-MODELLS 103
5.3 DEGRADATIONSABSCHAETZUNG 106
5.3.1 BERECHNUNGSMETHODE DER INNENWIDERSTANDS- UND KAPAZITAETSENTWICKLUNG
106
5.3.2 ERGEBNISBETRACHTUNG AUF BASIS DES EREIGNISBASIERTEN
ALTERUNGSMODELLS 1 10
KAPITEL 6 LASTKOLLEKTIVANALYSE DER BELASTUNGSPROFILE 115
6.1 ZAEHL VERFAHREN ZUR BILDUNG VON KOLLEKTIVEN AUS ZEITFUNKTIONEN 117
6.1.1 EINPARAMETRISCHE ZAEHLVERFAHREN 118
6.1.2 ZWEIPARAMETRISCHE ZAEHLVERFAHREN 121
6.2 BELASTUNGSPROFILE BEI HYBRIDFAHRZEUGEN 124
6.2.1 FAHRPROFILDATEN VON HYBRIDFAHRZEUGEN 124
6.2.2 ERGEBNISSE DER LASTKOLLEKTIVANALYSE FUER HYBRIDFAHRZEUGE 128
6.3 BELASTUNGSPROFILE BEI ELEKTROFAHRZEUGEN 132
6.3.1 ENERGIEUMSATZ UNTERSCHIEDLICHER FAHRSZENARIEN UND FAHRZEUGE 133
6.3.2 ERGEBNISSE DER LASTKOLLEKTIVANALYSE FUER ELEKTROFAHRZEUGE 139
6.4 ANFORDERUNGEN DURCH SMART CHARGE UND KRAFTWERKSREGLER 144
KAPITEL 7 RESULTIERENDE DEGRADATIONSBEWERTUNG 151
7.1 DEGRADATION IM FAHRBETRIEB 151
7.2 AUSBLICK ZUR DEGRADATION IM REGELLEISTUNGSBETRIEB 158
IMAGE 3
INHALTSVERZECIHN1S
KAPITEL 8 BEWERTUNG DER WIRTSCHAFTLICHKEIT DES V2G- ANSATZES
. . . 161
8.1 STAND DER FORSCHUNG 161
8.2 MOBILITAETSANALYSE 163
8.3 ENERGIEMENGEN, LEISTUNGSBEREITSTELLUNG UND SPEICHERBETRACHTUNG 166
8.3.1 ERMITTLUNG DER VERFUEGBAREN ENERGIEMENGE UND LEISTUNG IM
TAGESVERLAUF. 166
8.3.2 ZYKLENBEWERTUNG IM REGELLEISTUNGS- UND FAHRBETRIEB 169
8.4 BEREITSTELLUNG VON REGELLEISTUNG 173
8.4.1 BEREITSTELLUNG VON PRIMAER-(PRL) UND SEKUNDAERREGELENERGIE (SRL) 174
8.4.2 BEREITSTELLUNG VON MINUTENRESERVE (MR) 177
8.5 WLRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNG DER SZENARIEN 178
8.5.1 ERZIELBARE GEWINNE DURCH DIE BEREITSTELLUNG VON MR 180
8.5.2 ERZIELBARE GEWINNE DURCH DIE BEREITSTELLUNG VON SRL 184
8.5.3 SCHLUSSFOLGERANG ZUR WIRTSCHAFTLICHKEITSBETRACHTUNG 186
KAPITEL 9 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 189 |
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