Technologiebasiertes Materialkostenmodell für Li-Ionen Batteriezellen in der Elektromobilität:
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Essen
Vulkan-Verl.
2015
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 AUSGANGSSITUATION 1
1.2 ZIELSETZUNG UND AUFBAU DER ARBEIT 4
2 ELEKTROMOBILITAET UND MOBILE ENERGIESPEICHER 7
2.1 HISTORISCHE ENTWICKLUNG VON BATTERIEZELLE UND ELEKTROMOBILITAET 7
2.2 BATTERIEZELLEN IN DER ELEKTROMOBILITAET 9
2.3 LI-IONEN BATTERIEZELLE 11
2.3 1 FUNKTIONSWEISE UND AUFBAU 11
2.3 2 ZELIFORMATE UND -BAUFORMEN 13
2.3.3 ZELLKONFIGURATION 15
2.3.4 ZELLCHEMIEN IG
2.4 GRUNDLAGEN DER LI-IONEN BATTERIEZELLAUSLEGUNG 18
2.4.1 BALANCIERUNG VON ANODE ZU KATHODE 19
2.4.2 UBERSTAND VON ANODE ZU KATHODE 19
2.4.3 UBERSTAND VON SEPARATOR ZU ANODE . . . 20
2.5 HCISTELLUNG VON LI-IONEN BATTERIEZELLEN 21
3 PRODUKTENTSTEHUNG UND KOSTENPROGNOSEMETHODEN 23
3.1 PRODUKTENTSTEHUNGSPIOZESS . 23
3.1.1 LEBEILSZYKHUSORIENTIERTES MANAGEMENT . . . . . . . . . . 25
3.2 KOSTENPROGNOSENIETHODEN - GRUNDLAGEN 2G
3.2.1 KOSTENRECHNUNG . . . . . . 2G
3.2.2 KOSTENPROGNOSEMETHODEN 29
3.3 BEWERTUNG AUSGEWAEHLTER KOSTENPROGNOSEMETHODEN . . . ... 32
3.3.1 LERN- UND ERFAHRUNGSKURVENMETHODE 33
3.3.2 KILOKOSTENMETHODE 4G
3.3.3 VDI-MATERIALKOSTENMETHODE 48
3.3.4 DETAILKALKULATION 49
3.3.5 EINORDNUNG DER KOSTENPROGNOSEMETHODEN IN DEN INTEGRIERTEN PRO
DUKTLEBENSZYKLUS 50
4 ANSAETZE ZUR PROGNOSE VON MATERIALKOSTEN FUER LI-IONEN BATTERIEZELLEN 51
4.1
G
AINES
UND
C
UENCA
- COSTS OF LITHIUM-ION BATTERIES FOR VEHICLES ....
51
4.2 AMIRAULT ET AL. - BATTERY WEIGHT MODEL 52
4.3 NELSON ET AL. - BATTERY PERFORMANCE AND COST MODEL 52
4.4 BEWERTUNG DER KOSTENMODELLE UND ABLEITUNG DES FORSCHUNGSBEDARES . .
53
5 TECHNOLOGIEBASIERTES MATERIALKOSTENMODELL FUER INNOVATIVE LI-IONEN
BATTERIEZEL
LEN 55
5.1 HERAUSFORDERUNGEN UND ANFORDERUNGEN 55
5.2 EINFUEHLUNG IN DIE GESAMTKONZEPTION .... . . 57
HTTP://D-NB.INFO/1071998501
X
INHALTSVERZEICHNIS
5.3 VORUNTERSUCHUNG AM BEISPIEL DER 18650 LI-IONEN BATTERICZELLEN 58
5.3.1 ALLGEMEINER
UBERBLICK
ZUR STUDIENTAGE 59
5.3.2 GRUNDANALYSE ZUM ZELLTYP 18050 G0
5.3.3 KOSTENDEGRESSION AM BEISPIEL DOI 2,4 AH 18650 . G2
5.3.4 ZUSAMMENFASSUNG .81
5.4 ROHSTOFFMODELL . 82
5.4.1 THEORIE ZUR PREISENTWICKLUNG 82
5.4.2 ROHSTOFFE 89
5 4 3 TREND- UND PREISPROGNOSE 104
5.4.4 EMPIRISCHE UNTERSUCHUNG AUF DER KOMPONENTENEBENE UND MODELL
BILDUNG AM BEISPIEL DES KATHODENAKTIVMATERIALS 10G
5.4.5 ZUSAMMENFASSUNG 115
5.5 LERNKURVENMODELL . 115
5.5.1 AUSGANGSBASIS FUER DIE DATENERHEBUNG 1 IG
5.5.2 EXEMPLARISCHE BESTIMMUNG DER RABATTSTAFFELUNG AM BEISPIEL NMC .
119
5.5.3 RABATTSTAFFELUNGEN FUER WEITERE KOMPONENTEN DEI BEF-ZELLE . . 123
5 5 4 EXEMPLARISCHE BESTIMMUNG DER GESAMTAUSNUTZUNGSGRADKURVE AM
BEISPIEL NMC 124
5 5 5 GESAMTAUSNUTZUNGSGRADKURVEN FUER WEITERE KOMPONENTEN 129
5.5.G ZUSAMMENFASSUNG 129
5.6 MASSCNMODELL . . 130
5.6.1 KENNGROSSEN DES MASSENMODELLS 131
5.6.2 BESTIMMUNG DER GEOMETRISCHEN ABMESSUNGEN DES ELEKTRODEN-SEPARATOR-
SCHICHTPAKETS 132
5.6.3 BESTIMMUNG DER OBERFLAECHE DES ELEKTRODEN-SEPARATOR-SCHICHTPAKETS
PRO LI-IONEN BATTERIEZELLE . . . 137
5.G.4 BESTIMMUNG DER ELEKTRISCHEN ZELLEIGENSCHAFTEN . . .... 138
5 G.5 BESTIMMUNG DER KOMPONENTENMASSEN 139
5.G.G VALIDIERUNG DES MASSENMODELLS 143
5.6.7 ANWENDUNG DES MASSENMODELLS 144
6 ANWENDUNG UND BEWERTUNG DES MATERIALKOSTENMODELLS 147
6 1 AKTUELLE ZELLCHEMIE C/NMC 147
6.2 INNOVATIVE ZELLCHEMIE SI/LI-REICHES NMC 150
6.3 BEWERTUNG DES MATERIALKOSTENMODELLS 152
6.3.1 SENSITIVITAETSANALYSE 152
6.3.2 EINSATZFELDER 154
6.3.3 STARKEN UND SCHWACHEN BEZOGEN AUF DEN ANFORDERUNGSKATALOG . . 156
6.3.4 EINSCHRAENKUNGEN 158
7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 159
7.1 ZUSAMMENFASSUNG 159
7.2 AUSBLICK 161
A BATTERIEZELLVERKAUFSPREISDEGRESSIONEN 187
B RABATTSTAFFELUNGEN 189
C GESAMTAUSNUTZUNGSGRADKURVEN
197
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