Verfahren zur Charakterisierung und Modellierung von Lithium-Ionen-Zellen:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Karlsruhe
KIT Scientific Publ.
2013
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| Schriftenreihe: | Schriften des Instituts für Werkstoffe der Elektrotechnik, Karlsruher Institut für Technologie
25 |
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| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 249 S. Ill., graph. Darst. |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 MOTIVATION 1
1.2 ZIELSETZUNG DIESER ARBEIT 3
1.3 GLIEDERUNG DER ARBEIT 3
2 GRUNDLAGEN DER LITHIUM-IONEN ZELLE 5
2.1 GALVANISCHE ZELLE 5
2.1.1 FUNKTIONSPRINZIP 5
2.1.2 THERMODYNAMIK 7
2.2 SYSTEMKOMPONENTEN 7
2.2.1 ANODE 8
2.2.2 KATHODE 9
2.2.3 ELEKTROLYT 10
2.2.4 SEPARATOR 11
2.3 GEHAEUSEFORM 11
2.4 SICHERHEIT 12
2.5 THERMISCHES VERHALTEN EINER LITHIUM-IONEN ZELLE 13
2.5.1 WAERMEENTSTEHUNG 13
2.5.2 GRUNDLAGEN DER WAERMEUEBETRAGUNG 15
2.6 DEFINITION WICHTIGER GROESSEN 17
3 STAND DER TECHNIK: CHARAKTERISIERUNG DES ELEKTROCHEMISCHEN VERHALTENS
19
3.1 KAPAZITAETSBESTIMMUNG 19
3.2 LEERLAUISPANNUNG UND INTERKALATIONSPOTENTIALE 20
3.2.1 RELAXATIONSMESSUNGEN 20
3.2.2 KONSTANTSTROMMESSUNG 21
3.2.3 ZYKLISCHE VOLTAMMETRIE CV 23
3.3 ELEKTROCHEMISCHE IMPEDANZSPEKTROSKOPIE 23
3.3.1 MESSPRINZIP 24
3.3.2 PARAMETERWAHL 25
3.3.3 KONTAKTIERUNG UND INDUKTIVITAET 25
3.3.4 ERWEITERUNGEN DER EIS 26
3.4 KRAMERS-KRONIG BEZIEHUNG 27
3.5 VERTEILUNGSDICHTEFUNKTION DER RELAXATIONSZEITEN DRT 28
3.6 ZEITBEREICHVERFAHREN 31
3.6.1 RR - WIDERSTAENDE 32
3.6.2 MODELLBASIERTE VERFAHREN 33
HTTP://D-NB.INFO/1044851309
INHALTSVERZEICHNIS
3.6.3 TRANSFORMATION IN DEN FREQUENZBEREICH 33
4 STAND DER TECHNIK: CHARAKTERISIERUNG DES THERMISCHEN VERHALTENS 35
4.1 REAKTIONSENTROPIE
AS
35
4.1.1 KALORIMETRIE 35
4.1.2 POTENTIOMETRISCHE MESSUNG 35
4.2 DYNAMISCHES VERHALTEN 38
5 STAND DER TECHNIK: MODELLIERUNG 39
5.1 KLASSIFIZIERUNG DER BATTERIE-MODELLE 39
5.2 LEERLAUFSPANNUNGSMODELL 41
5.2.1 EINZELNE ELEKTRODEN 41
5.2.2 VOLLZELLENSPANNUNG 41
5.2.3 HYSTERESE 42
5.3 THERMISCHE MODELLE 42
5.3.1 PHYSIKALISCHE MODELLE 42
5.3.2 ERSATZSCHALTUNGSMODELLE 43
5.3.3 WAERMEQUELLTERME 46
6 CHARAKTERISIERUNG DES ELEKTROCHEMISCHEN VERHALTENS 47
6.1 BESTIMMUNG DER INTERKALATIONSPOTENTIALE UND DER LEERLAUFSPANNUNG
. 47
6.1.1 MESSUNGEN 47
6.1.2 VERGLEICH DER LEERLAUFSPANNUNGEN 48
6.1.3 EXTRAPOLATION DER KONSTANTSTROMMESSUNGEN 49
6.1.4 AUSWERTUNG DER DIFFERENTIELLEN KAPAZITAET (ICA) 50
6.1.5 AUSWERTUNG DER DIFFERENTIELLEN SPANNUNG (DVA) 56
6.1.6 ZUSAMMENFASSUNG 56
6.2 ELEKTROCHEMISCHE IMPEDANZSPEKTROSKOPIE 57
6.2.1 BEWERTUNG VERSCHIEDENER KONTAKTIERUNGSVARIANTEN 57
6.2.2 MESSUNGEN AN KOMMERZIELLEN ZELLEN 59
6.3 PULSE-FITTING 62
6.3.1 MESSPRINZIP 63
6.3.2 SENSITIVITAETSANALYSE UND FEHLERBETRACHTUNG 68
6.3.3 KOMBINATION DER PULSMESSUNG MIT DER EIS 75
6.3.4 ERWEITERUNG UM DIE SCHAETZUNG DER SELBSTENTLADUNG 76
6.3.5 MESSIMG AN ZELLEN DES TYPS HP-NCA 80
6.3.6 MESSUNG AN ZELLEN DES TYPS HP-LFP1 86
6.3.7 VERGLEICH MIT EINEM FFT-VERFAHREN 86
6.3.8 DISKUSSION 88
6.3.9 ZUSAMMENFASSUNG 94
7 CHARAKTERISIERUNG DES THERMISCHEN VERHALTENS 95
7.1 MESSUNG DER ZELLTEMPERATUR UEBER DIE IMPEDANZ 95
7.1.1 MESSVERFAHREN '95
7.1.2 EXPERIMENTELLES 96
INHALTSVERZEICHNIS
7.1.3 MESSERGEBNISSE 98
7.1.4 DISKUSSION 101
7.1.5 ZUSAMMENFASSUNG 105
7.2 CHARAKTERISIERUNG DES DYNAMISCHEN THERMISCHEN VERHALTENS 105
7.2.1 ETIS VIA AS 106
7.2.2 ETIS VIA P
E
I III
7.2.3 ETIS VIA P
E
I-SPRUNG 115
7.2.4 DISKUSSION UND VERGLEICH DER VERFAHREN 119
7.2.5 ZUSAMMENFASSUNG 122
7.3 BESTIMMUNG DER REAKTIONSENTROPIE AS 123
7.3.1 POTENTIOMETRISCHE MESSUNG 123
7.3.2 MESSUNG VIA ETIS 125
7.3.3 DISKUSSION DER VERFAHREN 127
7.3.4 ZUSAMMENFASSUNG 128
8 MODELLIERUNG 129
8.1 LEERLAUFSPANNUNGSMODELL 129
8.1.1 KENNLINIENBASIERTES LEERLAUFSPANNUNGSMODELL 129
8.1.2 VERWENDUNG ALS VIRTUELLE LI-REFERENZELEKTRODE 131
8.1.3 DIAGNOSE VON ALTERUNGSMECHANISMEN 132
8.1.4 ERWEITERUNG AUF BLENDS 134
8.1.5 DISKUSSION DER MODELLE 135
8.1.6 ZUSAMMENFASSUNG 137
8.2 IMPEDANZMODELL DER ELEKTROCHEMIE 138
8.2.1 SYNTHESE VON MODELLEN MITTELS DER DRT 138
8.2.2 ERWEITERTE ZUSTANDSPROPAGATION 144
8.2.3 VALIDIERUNGSPROFIL UND GUETEKRITERIEN 154
8.2.4 SIMULATION UND VALIDIERUNG 163
8.2.5 ERWEITERUNG AUF ORTSAUFGELOESTE IMPEDANZMODELLE 175
8.2.6 ZUSAMMENFASSUNG 179
8.3 THERMISCHES MODELL 181
8.3.1 MODELLIERUNG DER WAERMEQUELLEN 181
8.3.2 WAERMEUEBERTRAGUNGSMODELL 182
8.3.3 ZUSAMMENFASSUNG 187
8.4 GEKOPPELTES THERMISCHES UND ELEKTROCHEMISCHES MODELL 187
8.4.1 SIMULATION UND VALIDIERUNG 188
8.4.2 DISKUSSION 193
8.4.3 ZUSAMMENFASSUNG 195
9 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 197
9.1 ZUSAMMENFASSUNG 197
9.2 AUSBLICK 201
9.2.1 CHARAKTERISIERUNG 201
9.2.2 MODELLIERUNG 202
INHALTSVERZEICHNIS
LITERATURVERZEICHNIS 203
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS 223
SYMBOLVERZEICHNIS 225
ANHANG 227
A MEHRDEUTIGKEIT VON ERSATZSCHALTUNGSMODELLEN 227
B ANALYTISCHE BESCHREIBUNG THERMISCHER IMPEDANZEN 229
B.L BESCHREIBUNG THERMISCHER SYSTEME ALS VIERPOL 229
B.2 SYSTEM MIT VERTEILTEN PARAMETERN 231
B.3 VOLUMETRISCH VERTEILTE WAERMEQUELLE 233
C ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG DES THERMISCHEN MODELLS 235
D INTERPOLATION DER ARBEITSPUNKTE 238
D.L INTERPOLATION DES SOCS 239
D.2 INTERPOLATION DER TEMPERATUR 240
E UEBERSICHT DER VERWENDETEN ZELLEN 242
F STUDENTISCHE ARBEITEN 244
G VEROEFFENTLICHUNGEN 245
H KONFERENZBEITRAEGE 246 |
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| spelling | Schmidt, Jan Philipp Verfasser (DE-588)1045469246 aut Verfahren zur Charakterisierung und Modellierung von Lithium-Ionen-Zellen von Jan Philipp Schmidt Karlsruhe KIT Scientific Publ. 2013 249 S. Ill., graph. Darst. txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Schriften des Instituts für Werkstoffe der Elektrotechnik, Karlsruher Institut für Technologie 25 Zugl.: Karlsruhe, Karlsruher Inst. für Technologie, Diss., 2013 Impedanzmessung (DE-588)4161399-5 gnd rswk-swf Lithium-Ionen-Akkumulator (DE-588)7681721-0 gnd rswk-swf Thermodynamische Eigenschaft (DE-588)4126056-9 gnd rswk-swf Elektrochemische Eigenschaft (DE-588)4344251-1 gnd rswk-swf Parametrisierung (DE-588)4402701-1 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Lithium-Ionen-Akkumulator (DE-588)7681721-0 s Elektrochemische Eigenschaft (DE-588)4344251-1 s Thermodynamische Eigenschaft (DE-588)4126056-9 s Impedanzmessung (DE-588)4161399-5 s Parametrisierung (DE-588)4402701-1 s DE-604 Schriften des Instituts für Werkstoffe der Elektrotechnik, Karlsruher Institut für Technologie 25 (DE-604)BV039754941 25 X:MVB text/html http://deposit.dnb.de/cgi-bin/dokserv?id=4530114&prov=M&dok_var=1&dok_ext=htm Inhaltstext DNB Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=027340860&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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