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Entwicklung eines ereignisbasierten Lebensdauermodells und Validierung der linearen Schadensakkumulationshypothese für NMC/Graphit Lithium-Ionen Zellen

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung und Validierung eines ereignisbasierten Lebensdauermodells für Lithiumionenzellen mittels linearer Schadensakkumulation am Beispiel von Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid-Zellen mit Graphitanode. Es wird der Unterschied zwischen Alterungsuntersuchungen und Lebensdauerprognose thematisiert. Als Kriterium für das Lebensdauerende der Zellen wird eine Kapazitätsabnahme um 30 % bzw. Innenwiderstandszunahme um 200 % verwendet. Versuche mit unterschiedlichen Entladeströmen und Zyklentiefen haben gezeigt, dass das Lebensdauerende unter der Annahme der Additivität des Lebensdauerverlusts pro Ereignis bzw. Zyklus bestimmt werden kann. Das Lebensdauerprognosemodell kann genutzt werden, um mit Hilfe synthetischer Lastprofile einen beschleunigten Lebensdauertest zu definieren und die Restlebensdauer bei Second-Life-Konzepten abzuschätzen.

Aktualisiert: 2023-01-01

Autor: Eric Tchoupou Lando

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Extraktion zersetzungsempfindlicher Substanzen am Beispiel der Extraktion von Lithium-hexafluorophosphat aus Lithium-Ionen-Batterien

Die Extraktion von zersetzungsempfindlichen Verbindungen ist eine Aufgabenstellung, die in verschiedenen Bereichen der Verfahrenstechnik im Rahmen von Downstreaming-Prozessen zu bearbeiten ist. In dieser Dissertation wird sie anhand der Extraktion des Leitsalzes Lithiumhexafluorophosphat aus Lithium-Ionen-Batterien mit organischen Lösungsmitteln betrachtet. Es wurden einstufige und mehrstufige Kreusztrom-Extraktionen mit einem Rührkessel zur Optimierung der Prozessparameter durchgeführt. Der Rückstand an Fluorid im Raffinat war nach der Extraktion mit Dimethylcarbonat jedoch nicht aus¬reichend reduziert. Zur Entfernung der Fluoridbestandteile wurde Wasser als Extraktionsmittel eingesetzt, um die Leitsalzrückstände gezielt zu zersetzen und die Fluoride zu extrahieren. Die Entfernung des Leitsalzes und die Reduzierung des verbleibenden Fluorids im Feststoff wurden durch die hintereinandergeschaltete Kombination der Extraktion mit beiden Lösungsmitteln erreicht. Der Einfluss der Temperatur wurde durch angepasste Modelle beschrieben und in Hinblick auf die Zersetzung analysiert. Hierdurch wurde die technische Durchführbarkeit des Konzeptes gezeigt und eine verfahrens¬technische Beschreibung ermöglicht.

Aktualisiert: 2023-03-30

Autor: Paul Haas

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