Auswirkungen der hochfrequent alternierenden Ströme leistungselektronischer Schaltungen auf das Betriebs- und Alterungsverhalten von Lithium-Ionen-Batterien:
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| Published: |
Berlin
Universitätsverlag der TU Berlin
2022
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| Series: | Elektrische Energietechnik an der TU Berlin
13 |
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| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1
MOTIVATION
UND
EINFUEHRUNG
1
2
THEORETISCHE
GRUNDLAGEN
5
2.1
GRUNDLAGEN
DER
LITHIUM-IONEN-BATTERIE
...........................
6
2.2
DYNAMISCHES
ELEKTRISCHES
ERSATZSCHALTBILDMODELL
............
8
2.2.1
ABWAEGUNG
DES
MESSVERFAHRENS
..............................
8
2.2.2
HOCHFREQUENZMODELL
.................................................
12
2.3
ALTERUNG
DER
LITHIUM-IONEN-BATTERIE
..................................
15
2.3.1
ALTERUNGSMECHANISMEN
AN
DER
NEGATIVEN
ELEKTRODE
16
2.3.2
ALTERUNGSMECHANISMEN
AN
DER
KATHODE
......
22
2.3.3
NICHTLINEARE
BATTERIEALTERUNG
.........................
24
2.3.4
EINFLUESSE
ALTERNIERENDER
STROEME
......................
26
2.4
GRUNDLAGEN
LEISTUNGSELEKTRONISCHER
SCHALTUNGEN
...............
28
2.5
ZUSTANDS
UND
AUSGANGSRUECKFUEHRUNG
IM
ZEITBEREICH
...
34
2.5.1
SYSTEMDARSTELLUNG
UND
BEGRIFFSDEFINITIONEN
....
34
2.5.2
VOLLSTAENDIGE
ZUSTANDSRUECKFUEHRUNG
MIT
INTEGRIEREN
DEM
ANTEIL
...................................................
36
2.5.3
BEOBACHTERENTWURF
....................................................
38
2.5.4
AEQUIVALENTE
AUSGANGSRUECKFUEHRUNG
........................
40
3
REALISIERUNG
DES
MESSAUFBAUS
43
3.1
BATTERIEMODELL
......................................................................
44
3.1.1
EIGENSCHAFTEN
UND
MODELL
DER
VERWENDETEN
ZELLE
.
44
3.2
HALBBRUECKENZYKLISIERER
..........................................................
50
3.2.1
LADEVORGANG
.............................................................
52
3.2.2
ENTLADEVORGANG
..........................................................
54
3.2.3
PRAKTISCHER
AUFBAU
....................................................
57
4
MESS
UND
ANALYSEMETHODEN
65
4.1
STRUKTUR
DER
ALTERUNGSTESTS
.................................................
65
4.1.1
DISKUSSION
DER
GEWAEHLTEN
TESTSZENARIEN
................
68
INHALTSVERZEICHNIS
4.2
ANALYSEMETHODEN
...................................................................
70
4.2.1
MESSUNGEN
IM
ZEITBEREICH:
KAPAZITAETS
UND
WIDER
STANDSBESTIMMUNG
.......................................
70
4.2.2
DIFFERENTIELLE
SPANNUNGSANALYSE
(DVA)
.............
72
4.2.3
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
I:
DIREKTE
ANALYSE
............
74
4.2.4
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
II:
DRT
............................
75
4.2.5
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
III:
DIFFERENZENBETRACHTUNG
79
4.2.6
POST-MORTEM-ANALYSE
.........................................
81
5
ERGEBNISSE
DER
ALTERUNGSTESTS
85
5.1
STARTPARAMATER
DER
BATTERIEN
..............................................
86
5.2
KAPAZITAETSDEGRADATION
..........................................................
87
5.2.1
AUFFAELLIGKEITEN
IN
DEN
LADE
UND
ENTLADEKURVEN
.
.
91
5.3
DISKUSSION
DER
AUFFAELLIGKEITEN
..............................................
94
5.3.1
WIDERSTANDSSTEIGERUNG
.........................................
94
5.3.2
DIFFERENTIELLE
SPANNUNGSANALYSE
(DVA)
.............
98
5.3.3
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
I:
ANALYSE
DER
SPEKTREN
.
.
105
5.3.4
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
II:
DRT
............................
110
5.3.5
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
III:
DELTA-EIS
.............
116
5.3.6
POST-MORTEM-ANALYSE
.........................................
119
5.4
ZUSAMMENFASSUNG
UND
SCHLUSSFOLGERUNGEN
.........................
125
6
VARIATION:
SPERRWANDLER
131
6.1
MODELL
DES
SPERRWANDLERS
....................................................
131
6.1.1
LADEREGELUNG
.............................................................
133
6.1.2
ENTLADEREGELUNG
.......................................................
135
6.2
PRAKTISCHER
AUFBAU
................................................................
137
6.3
ERGEBNISSE
DER
ALTERUNGSTESTS
..............................................
138
6.3.1
STARTPARAMETER
..........................................................
139
6.3.2
KAPAZITAETSVERLUST
.......................................................
140
6.3.3
AUFFAELLIGKEITEN
BEIM
ENTLADE
UND
LADEVORGANG
.
.
141
6.3.4
WIDERSTANDSSTEIGERUNG
..............................................
142
6.3.5
DIFFERENTIELLE
SPANNUNGSANALYSE
...................................
143
6.3.6
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
I:
ANALYSE
DER
SPEKTREN
.
.
144
6.3.7
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
II:
DRT
..........................
147
6.3.8
POST-MORTEM-ANALYSE
..............................................
150
6.4
ZUSAMMENFASSUNG
UND
FAZIT
.................................................
152
6.4.1
ALTERUNGSEFFEKTE
UND
LADEAKZEPTANZ
......................
152
6.4.2
POST-MORTEM-ANALYSE
..............................................
153
6.4.3
SCHLUSSFOLGERUNGEN
....................................................
153
XIV
INHALTSVERZEICHNIS
7
SCHLUSSFOLGERUNGEN
UND
AUSBLICK
155
7.1
AUSBLICK
..................................................................................
157
A
WEITERE
CHARAKTERISIERUNGSMESSUNGEN
159
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
163
SYMBOLVERZEICHNIS
167
LITERATUR
169
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
200
TABELLENVERZEICHNIS
201
BILDNACHWEISE
203
|
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
1
MOTIVATION
UND
EINFUEHRUNG
1
2
THEORETISCHE
GRUNDLAGEN
5
2.1
GRUNDLAGEN
DER
LITHIUM-IONEN-BATTERIE
.
6
2.2
DYNAMISCHES
ELEKTRISCHES
ERSATZSCHALTBILDMODELL
.
8
2.2.1
ABWAEGUNG
DES
MESSVERFAHRENS
.
8
2.2.2
HOCHFREQUENZMODELL
.
12
2.3
ALTERUNG
DER
LITHIUM-IONEN-BATTERIE
.
15
2.3.1
ALTERUNGSMECHANISMEN
AN
DER
NEGATIVEN
ELEKTRODE
16
2.3.2
ALTERUNGSMECHANISMEN
AN
DER
KATHODE
.
22
2.3.3
NICHTLINEARE
BATTERIEALTERUNG
.
24
2.3.4
EINFLUESSE
ALTERNIERENDER
STROEME
.
26
2.4
GRUNDLAGEN
LEISTUNGSELEKTRONISCHER
SCHALTUNGEN
.
28
2.5
ZUSTANDS
UND
AUSGANGSRUECKFUEHRUNG
IM
ZEITBEREICH
.
34
2.5.1
SYSTEMDARSTELLUNG
UND
BEGRIFFSDEFINITIONEN
.
34
2.5.2
VOLLSTAENDIGE
ZUSTANDSRUECKFUEHRUNG
MIT
INTEGRIEREN
DEM
ANTEIL
.
36
2.5.3
BEOBACHTERENTWURF
.
38
2.5.4
AEQUIVALENTE
AUSGANGSRUECKFUEHRUNG
.
40
3
REALISIERUNG
DES
MESSAUFBAUS
43
3.1
BATTERIEMODELL
.
44
3.1.1
EIGENSCHAFTEN
UND
MODELL
DER
VERWENDETEN
ZELLE
.
44
3.2
HALBBRUECKENZYKLISIERER
.
50
3.2.1
LADEVORGANG
.
52
3.2.2
ENTLADEVORGANG
.
54
3.2.3
PRAKTISCHER
AUFBAU
.
57
4
MESS
UND
ANALYSEMETHODEN
65
4.1
STRUKTUR
DER
ALTERUNGSTESTS
.
65
4.1.1
DISKUSSION
DER
GEWAEHLTEN
TESTSZENARIEN
.
68
INHALTSVERZEICHNIS
4.2
ANALYSEMETHODEN
.
70
4.2.1
MESSUNGEN
IM
ZEITBEREICH:
KAPAZITAETS
UND
WIDER
STANDSBESTIMMUNG
.
70
4.2.2
DIFFERENTIELLE
SPANNUNGSANALYSE
(DVA)
.
72
4.2.3
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
I:
DIREKTE
ANALYSE
.
74
4.2.4
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
II:
DRT
.
75
4.2.5
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
III:
DIFFERENZENBETRACHTUNG
79
4.2.6
POST-MORTEM-ANALYSE
.
81
5
ERGEBNISSE
DER
ALTERUNGSTESTS
85
5.1
STARTPARAMATER
DER
BATTERIEN
.
86
5.2
KAPAZITAETSDEGRADATION
.
87
5.2.1
AUFFAELLIGKEITEN
IN
DEN
LADE
UND
ENTLADEKURVEN
.
.
91
5.3
DISKUSSION
DER
AUFFAELLIGKEITEN
.
94
5.3.1
WIDERSTANDSSTEIGERUNG
.
94
5.3.2
DIFFERENTIELLE
SPANNUNGSANALYSE
(DVA)
.
98
5.3.3
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
I:
ANALYSE
DER
SPEKTREN
.
.
105
5.3.4
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
II:
DRT
.
110
5.3.5
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
III:
DELTA-EIS
.
116
5.3.6
POST-MORTEM-ANALYSE
.
119
5.4
ZUSAMMENFASSUNG
UND
SCHLUSSFOLGERUNGEN
.
125
6
VARIATION:
SPERRWANDLER
131
6.1
MODELL
DES
SPERRWANDLERS
.
131
6.1.1
LADEREGELUNG
.
133
6.1.2
ENTLADEREGELUNG
.
135
6.2
PRAKTISCHER
AUFBAU
.
137
6.3
ERGEBNISSE
DER
ALTERUNGSTESTS
.
138
6.3.1
STARTPARAMETER
.
139
6.3.2
KAPAZITAETSVERLUST
.
140
6.3.3
AUFFAELLIGKEITEN
BEIM
ENTLADE
UND
LADEVORGANG
.
.
141
6.3.4
WIDERSTANDSSTEIGERUNG
.
142
6.3.5
DIFFERENTIELLE
SPANNUNGSANALYSE
.
143
6.3.6
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
I:
ANALYSE
DER
SPEKTREN
.
.
144
6.3.7
IMPEDANZSPEKTROSKOPIE
II:
DRT
.
147
6.3.8
POST-MORTEM-ANALYSE
.
150
6.4
ZUSAMMENFASSUNG
UND
FAZIT
.
152
6.4.1
ALTERUNGSEFFEKTE
UND
LADEAKZEPTANZ
.
152
6.4.2
POST-MORTEM-ANALYSE
.
153
6.4.3
SCHLUSSFOLGERUNGEN
.
153
XIV
INHALTSVERZEICHNIS
7
SCHLUSSFOLGERUNGEN
UND
AUSBLICK
155
7.1
AUSBLICK
.
157
A
WEITERE
CHARAKTERISIERUNGSMESSUNGEN
159
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
163
SYMBOLVERZEICHNIS
167
LITERATUR
169
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
200
TABELLENVERZEICHNIS
201
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