Verfügbarkeit: Einfluss von Li-Plating auf das Alterungsverhalten von Li-Ionen Batteriezellen

Einfluss von Li-Plating auf das Alterungsverhalten von Li-Ionen Batteriezellen:

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Epding, Bernd (VerfasserIn)
Format:	Abschlussarbeit Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Göttingen sierke VERLAG - sierke WWS GmbH 2021
Ausgabe:	1. Auflage
Schriftenreihe:	IPAT-Schriftenreihe 43
Schlagworte:	Lithium-Ionen-Akkumulator Lithium-Plating Schnellladen von Li-Ionen Batteriezellen Li-Plating Li-Plating Anfälligkeit nach Alterung 3-Elektrodenzellen Alterung von Li-Ionen Batteriezellen Li-Ionen Batteriezellen Kapazitätserholung nach LI-Plating Alterung von 3-Elektrodenzellen Hochschulschrift
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XI, 127 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm, 273 g
ISBN:	9783965481022 3965481029

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS ABKUERZUNGS UND SYMBOLVERZEICHNIS .............................................................................. IX 1 EINLEITUNG 1 2 LITHIUM-IONEN ZELLEN 5 2.1 FUNKTIONSWEISE UND AUFBAU EINER LITHIUM-IONEN ZELLE ............................... 5 2.2 MATERIALIEN ......................................................................................................... 7 2.2.1 ANODENAKTIVMATERIALIEN ........................................................................ 8 2.2.2 KATHODENAKTIVMATERIALIEN ..................................................................... 10 2.2.3 PRAEPARATION DER ELEKTRODEN .................................................................. 11 2.2.4 SEPARATOR ................................................................................................. 11 2.2.5 ELEKTROLYT ................................................................................................. 12 2.3 KENNGROESSEN .......................................................................................................... 12 3 STAND DES WISSENS - ALTERUNGSEFFEKTE UND VORGAENGE IM BETRIEB 17 3.1 KALENDARISCHE ALTERUNG .................................................................................... 17 3.2 ZYKLISCHE ALTERUNG VON GRAPHITANODEN ............................................................ 19 3.3 KAPAZITAETSERHOLUNG BEI ABWECHSELND ZYKLISCHER UND KALENDARISCHER ALTERUNG 22 3.3.1 UNKOMMENTIERTE BEOBACHTUNGEN ........................................................... 22 3.3.2 EINFLUSS KURZER PAUSEN ( 2H) ............................................................... 23 3.3.3 EINFLUSS LANGER PAUSEN ( 2D) .............................................................. 24 3.3.4 LITERATURBEKANNTE THEORIEN ZU ERHOLUNGSEFFEKTEN ............................ 25 3.4 DETEKTION VON LI-PLATING UND OPTIMIERUNG DES LADEPROFILS ........................... 27 3.4.1 POST-MORTEM MESSUNGEN ........................................................................ 27 3.4.2 IN-SITU MESSUNGEN AN ORIGINALZELLEN ...................................................... 28 3.4.3 IN-SITU MESSUNGEN AN LABORZELLEN ......................................................... 29 3.5 OPTIMIERUNG DES LADEPROFILS VON LI-IONEN ZELLEN ............................................ 31 4 EXPERIMENTELLE METHODEN 33 4.1 ELEKTRISCHE CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN ........................................................ 33 4.1.1 KAPAZITAETSBESTIMMUNG ........................................................................... 33 4.1.2 PULSTEST .................................................................................................... 33 4.1.3 GALVANOSTATISCHE INTERMITTIERENDE TITRATIONSTECHNIK (GITT) .... 34 4.1.4 ELEKTROCHEMISCHE IMPEDANZSPEKTROSKOPIE ............................................. 34 4.1.5 SPANNUNGSRELAXATION ZUR DETEKTION VON LI-PLATING ............................. 36 4.1.6 ZYKLISCHE ALTERUNGSTESTS ........................................................................ 36 4.1.7 HALBZELLMESSUNGEN ZUR BESTIMMUNG DES LTO GLEICHGEWICHTSPOTENTIALS 37 4.1.8 C-RATENTEST AN 3-ELEKTRODENZELLEN ......................................................... 37 4.2 ANALYTISCHE CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN ........................................................ 38 4.2.1 RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE .................................................................. 38 4.2.2 ENERGIEDISPERSIVE ROENTGENANALYSE ......................................................... 38 4.2.3 ROENTGENBEUGUNG .................................................................................... 39 4.3 PROBENPRAEPARATION .............................................................................................. 40 4.3.1 HERSTELLUNG DER LTO-SLURRY UND DIP-COATING ................................... 40 4.3.2 FERTIGUNG VON KNOPFZELLEN ..................................................................... 42 4.3.3 FERTIGUNG VON POUCHZELLEN ..................................................................... 43 4.3.4 3-ELEKTRODENPOUCHZELLEN ........................................................................ 44 4.3.5 SONDERZELLEN .............................................................................................. 45 4.3.6 FORMIERUNG .............................................................................................. 45 4.4 LABORGERAETE .......................................................................................................... 46 5 PAUSEN IN BESCHLEUNIGTEN ALTERUNGSTESTS 47 5.1 EINFLUSS VON TESTPARAMETERN AUF DAS ZELLVERHALTEN ......................................... 47 5.1.1 SOC WAEHREND PAUSEN .............................................................................. 50 5.1.2 LADE-/ENTLADERATE ................................................................................. 52 5.1.3 PAUSENDAUER BEI UNTERSCHIEDLICHEN ALTERUNGSZUSTAENDEN ................... 54 5.1.4 TEMPERATUR .............................................................................................. 55 5.2 MIKROSKOPISCHES MODELL FUER LANGSAME LI-PLATING REAKTIVIERUNG ................... 56 5.3 ZAHL DER ZYKLEN ZWISCHEN PAUSEN ..................................................................... 59 5.4 SPEZIFISCHER KAPAZITAETSANSTIEG WAEHREND PAUSEN ............................................ 59 5.5 ZUSAMMENFASSUNG ................................................................................................. 61 6 ENTWICKLUNG PERFORMANTER UND ALTERUNGSBESTAENDIGER 3-ELEKTRODENZELLEN 63 6.1 CHARAKTERISIERUNG DER ERSTEN GENERATION ........................................................ 64 6.1.1 UNTERSUCHUNG DES HERGESTELLTEN LTO-REFERENZGITTERS .......................... 64 6.1.2 FERTIGUNG UND UNTERSUCHUNG VON 3-ELEKTRODENZELLEN .......................... 66 6.2 CHARAKTERISIERUNG DER ZWEITEN GENERATION DES LTO-REFERENZGITTERS ............. 72 6.3 VERGLEICH DER ERSTEN UND ZWEITEN GENERATION .................................................. 74 6.4 ZUSAMMENFASSUNG ................................................................................................. 75 7 SCHNELLLADEN VON LI-IONEN ZELLEN MIT GRAPHITANODE 79 7.1 OPTIMIERUNG DES LADESTROMPROFILS ..................................................................... 80 7.2 LI-PLATINGVERHALTEN BEI VERSCHIEDENEN TEMPERATUREN ...................................... 82 7.3 LI-PLATINGVERHALTEN BEI ZELLEN MIT UNTERSCHIEDLICHER ENERGIEDICHTE ............. 84 7.4 NACHWEIS SCHNELLLADEN OHNE LI-PLATING ........................................................... 85 7.4.1 DEFINITION VERGLEICHBARER LADESTROMPROFILE ........................................ 86 7.4.2 ALTERUNG DURCH VERSCHIEDENE LADESTROMPROFILE .................................. 88 7.4.3 UEBERTRAGBARKEIT AUF STANDARDZELLEN ..................................................... 93 7.5 LI-PLATINGVERHALTEN IM VERLAUF DER ALTERUNG .................................................. 96 7.5.1 ALTERUNG UNTER ANSPRUCHSVOLLEN BEDINGUNGEN ..................................... 96 7.5.2 ALTERUNG UNTER GEMAESSIGTEN BEDINGUNGEN .............................................. 101 7.6 ZUSAMMENFASSUNG .................................................................................................. 102 8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 105 LITERATURVERZEICHNIS 107 PUBLIKATIONEN UND KONFERENZBEITRAEGE 125
adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS ABKUERZUNGS UND SYMBOLVERZEICHNIS . IX 1 EINLEITUNG 1 2 LITHIUM-IONEN ZELLEN 5 2.1 FUNKTIONSWEISE UND AUFBAU EINER LITHIUM-IONEN ZELLE . 5 2.2 MATERIALIEN . 7 2.2.1 ANODENAKTIVMATERIALIEN . 8 2.2.2 KATHODENAKTIVMATERIALIEN . 10 2.2.3 PRAEPARATION DER ELEKTRODEN . 11 2.2.4 SEPARATOR . 11 2.2.5 ELEKTROLYT . 12 2.3 KENNGROESSEN . 12 3 STAND DES WISSENS - ALTERUNGSEFFEKTE UND VORGAENGE IM BETRIEB 17 3.1 KALENDARISCHE ALTERUNG . 17 3.2 ZYKLISCHE ALTERUNG VON GRAPHITANODEN . 19 3.3 KAPAZITAETSERHOLUNG BEI ABWECHSELND ZYKLISCHER UND KALENDARISCHER ALTERUNG 22 3.3.1 UNKOMMENTIERTE BEOBACHTUNGEN . 22 3.3.2 EINFLUSS KURZER PAUSEN ( 2H) . 23 3.3.3 EINFLUSS LANGER PAUSEN ( 2D) . 24 3.3.4 LITERATURBEKANNTE THEORIEN ZU ERHOLUNGSEFFEKTEN . 25 3.4 DETEKTION VON LI-PLATING UND OPTIMIERUNG DES LADEPROFILS . 27 3.4.1 POST-MORTEM MESSUNGEN . 27 3.4.2 IN-SITU MESSUNGEN AN ORIGINALZELLEN . 28 3.4.3 IN-SITU MESSUNGEN AN LABORZELLEN . 29 3.5 OPTIMIERUNG DES LADEPROFILS VON LI-IONEN ZELLEN . 31 4 EXPERIMENTELLE METHODEN 33 4.1 ELEKTRISCHE CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN . 33 4.1.1 KAPAZITAETSBESTIMMUNG . 33 4.1.2 PULSTEST . 33 4.1.3 GALVANOSTATISCHE INTERMITTIERENDE TITRATIONSTECHNIK (GITT) . 34 4.1.4 ELEKTROCHEMISCHE IMPEDANZSPEKTROSKOPIE . 34 4.1.5 SPANNUNGSRELAXATION ZUR DETEKTION VON LI-PLATING . 36 4.1.6 ZYKLISCHE ALTERUNGSTESTS . 36 4.1.7 HALBZELLMESSUNGEN ZUR BESTIMMUNG DES LTO GLEICHGEWICHTSPOTENTIALS 37 4.1.8 C-RATENTEST AN 3-ELEKTRODENZELLEN . 37 4.2 ANALYTISCHE CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN . 38 4.2.1 RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE . 38 4.2.2 ENERGIEDISPERSIVE ROENTGENANALYSE . 38 4.2.3 ROENTGENBEUGUNG . 39 4.3 PROBENPRAEPARATION . 40 4.3.1 HERSTELLUNG DER LTO-SLURRY UND DIP-COATING . 40 4.3.2 FERTIGUNG VON KNOPFZELLEN . 42 4.3.3 FERTIGUNG VON POUCHZELLEN . 43 4.3.4 3-ELEKTRODENPOUCHZELLEN . 44 4.3.5 SONDERZELLEN . 45 4.3.6 FORMIERUNG . 45 4.4 LABORGERAETE . 46 5 PAUSEN IN BESCHLEUNIGTEN ALTERUNGSTESTS 47 5.1 EINFLUSS VON TESTPARAMETERN AUF DAS ZELLVERHALTEN . 47 5.1.1 SOC WAEHREND PAUSEN . 50 5.1.2 LADE-/ENTLADERATE . 52 5.1.3 PAUSENDAUER BEI UNTERSCHIEDLICHEN ALTERUNGSZUSTAENDEN . 54 5.1.4 TEMPERATUR . 55 5.2 MIKROSKOPISCHES MODELL FUER LANGSAME LI-PLATING REAKTIVIERUNG . 56 5.3 ZAHL DER ZYKLEN ZWISCHEN PAUSEN . 59 5.4 SPEZIFISCHER KAPAZITAETSANSTIEG WAEHREND PAUSEN . 59 5.5 ZUSAMMENFASSUNG . 61 6 ENTWICKLUNG PERFORMANTER UND ALTERUNGSBESTAENDIGER 3-ELEKTRODENZELLEN 63 6.1 CHARAKTERISIERUNG DER ERSTEN GENERATION . 64 6.1.1 UNTERSUCHUNG DES HERGESTELLTEN LTO-REFERENZGITTERS . 64 6.1.2 FERTIGUNG UND UNTERSUCHUNG VON 3-ELEKTRODENZELLEN . 66 6.2 CHARAKTERISIERUNG DER ZWEITEN GENERATION DES LTO-REFERENZGITTERS . 72 6.3 VERGLEICH DER ERSTEN UND ZWEITEN GENERATION . 74 6.4 ZUSAMMENFASSUNG . 75 7 SCHNELLLADEN VON LI-IONEN ZELLEN MIT GRAPHITANODE 79 7.1 OPTIMIERUNG DES LADESTROMPROFILS . 80 7.2 LI-PLATINGVERHALTEN BEI VERSCHIEDENEN TEMPERATUREN . 82 7.3 LI-PLATINGVERHALTEN BEI ZELLEN MIT UNTERSCHIEDLICHER ENERGIEDICHTE . 84 7.4 NACHWEIS SCHNELLLADEN OHNE LI-PLATING . 85 7.4.1 DEFINITION VERGLEICHBARER LADESTROMPROFILE . 86 7.4.2 ALTERUNG DURCH VERSCHIEDENE LADESTROMPROFILE . 88 7.4.3 UEBERTRAGBARKEIT AUF STANDARDZELLEN . 93 7.5 LI-PLATINGVERHALTEN IM VERLAUF DER ALTERUNG . 96 7.5.1 ALTERUNG UNTER ANSPRUCHSVOLLEN BEDINGUNGEN . 96 7.5.2 ALTERUNG UNTER GEMAESSIGTEN BEDINGUNGEN . 101 7.6 ZUSAMMENFASSUNG . 102 8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 105 LITERATURVERZEICHNIS 107 PUBLIKATIONEN UND KONFERENZBEITRAEGE 125
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