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Degradationsuntersuchungen von Lithium-Ionen Batterien bei deren Einsatz in Elektro- und Hybridfahrzeugen

Printausgabe
EUR 43,95 EUR 41,75

E-Book
EUR 30,77

Degradationsuntersuchungen von Lithium-Ionen Batterien bei deren Einsatz in Elektro- und Hybridfahrzeugen (Band 1)

André Haubrock (Autor)

Vorschau

Inhaltsverzeichnis, Datei (40 KB)
Leseprobe, Datei (54 KB)

ISBN-13 (Printausgabe) 3869558318
ISBN-13 (Printausgabe) 9783869558318
ISBN-13 (E-Book) 9783736938311
Sprache Deutsch
Seitenanzahl 247
Umschlagkaschierung matt
Auflage 1 Aufl.
Buchreihe Schriftenreihe des Energie-Forschungszentrums Niedersachsen (EFZN)
Band 1
Erscheinungsort Göttingen
Promotionsort Technische Universität Clausthal
Erscheinungsdatum 17.08.2011
Allgemeine Einordnung Dissertation
Fachbereiche Wirtschaftswissenschaften
Elektrotechnik
URL zu externer Homepage https://www.efzn.de/de/ueber-uns/oeffentlichkeitsarbeit/efzn-schriftenreihe/
Beschreibung

Zur Abschätzung der Degradation von Lithium-Ionen Zellen sind neben den Kenntnissen über die theoretischen Alterungsmechanismen, die zu erwartenden Belastungsprofile in den unterschiedlichen Fahrzeugtypen (Elektro-, Hybridfahrzeug) von Bedeutung. Die Degradation einer Lithium-Ionen Batterie hängt dabei maßgeblich von dem Ladezustandshub DoD (Death-of-Discharge), der Stromamplitude und der Zelltemperatur ab, wobei die Ausbildung der Solid-Electrolyte-Interface (SEI) als primärer Alterungsmechanismus verstanden werden kann. Um den Kapazitätsverlust und die Innenwiderstandserhöhung abschätzen zu können, wurde ein Alterungsmodell entwickelt, welches auf analytischen Gleichungen basiert. Diese wurden durch entsprechende Messreihen an Hochleistungszellen parametrisiert. Es konnte gezeigt werden, dass die Reihenfolge innerhalb einer zyklischen Belastungsphase (Fahrbetrieb) vernachlässigt werden kann. Die korrekte Reihenfolgebetrachtung zwischen zyklischer und kalendarischer Alterung (Standzeit) ist dagegen zwingend erforderlich. Zur Abschätzung der Degradation in einem Hybridfahrzeug dienten über mehrere Monate aufgezeichnete Messdaten aus Fahrzeugen mit unterschiedlichen Fahrprofilen. Für Elektrofahrzeuge wurde ein entsprechendes Berechnungsmodell aufgestellt, mit dem die elektrische Ausgangsleistung des Speichersystems bestimmt werden kann. Die ermittelten Belastungsprofile (Ladezustand, Batteriestrom, Batteriespannung, Temperatur) wurden mit den aus der Betriebsfestigkeitslehre bekannten Zählverfahren zur Bildung von Kollektiven aus Zeitfunktionen analysiert. Die Analogie zwischen Mechanik und Elektrodynamik lässt diese Übertragung zu. Die aus der Lastkollektivanalyse resultierenden Häufigkeitsverteilungen dienen als Eingangsgröße für das Alterungsmodell. Über entsprechende Szenarienrechnungen können schlussendlich die Kapazitäts- und die Innenwiderstandsentwicklung abgeschätzt werden. Hohe Außentemperaturen führen dazu, dass die Speichersysteme während der Standzeit im Rahmen der kalendarischen Alterung eine signifikante Widerstandserhöhung bei mäßigem Kapazitätsverlust erfahren. Die zyklische Alterung während des Fahrbetriebs erzwingt dagegen einen stärkeren Kapazitätsverlust, wobei die Degradation maßgeblich von der Speichertopologie und der Fahrzeugplattform abhängt.