Über die Nutzungsdauer hinweg verringert sich die Leistungsfähigkeit von Lithium-Ionen Zellen. Diese Degradation wird durch unterschiedliche Alterungsprozesse verursacht und kann in einem abrupten Einbrechen des sogenannten Gesundheitszustands einer Batteriezelle enden und eine gezielte Second-Life Nutzung erschweren. Das Ziel dieser Arbeit ist eine modellbasierte und experimentelle Untersuchung der Alterung einschließlich der Möglichkeit zur Beeinflussung des Alterungsverhaltens über die Ladestrategie und das Anodendesign. Im Modell kann sowohl durch die Ladestrategien als auch die Verwendung von Porositätsprofilen in der Anode mit höherer Porosität am Separator das Alterungsverhalten verbessert und das Einbrechen der Kapazität bei hoher Zyklenzahl deutlich abgeschwächt werden, wobei das Anodendesign im Vergleich einen größeren Effekt aufweist. Auch in Laborversuchen weisen Zellen mit einem zweistufigen Anodenaufbau in verschiedenen Zellformaten (Knopf- und Pouchzellen, Halb- und Vollzellen) eine bessere Zyklenstabilität gegenüber einem herkömmlichen Aufbau auf.
Aktualisiert: 2023-01-01
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In dieser Arbeit wird das Verhalten einer kommerziellen Pouchzelle sowohl elektrisch als auch post mortem bei Lithium-Plating untersucht. Zur Bestimmung der Betriebsgrenzen für das Schnellladen wird für die untersuchte Zelle ein elektrisches Ersatzschaltbildmodell entworfen, basierend darauf ein optimales Ladeprofil abgeleitet und validiert. Der Einfluss einer mechanischen Kraft auf die ermittelten Betriebsgrenzen wird anschließend über einen dafür entwickelten Messaufbau untersucht. In this work the behavior of a commercial pouch cell is investigated for lithium plating both electrically and post mortem. In order to determine the operating limits for fast charging an electrical equivalent circuit model is designed for the cell under investigation. Based on this, an optimal charging profile is derived and validated. The impact of a mechanical force on the operating charging limits is subsequently analyzed by a measurement setup developed for this purpose.
Aktualisiert: 2022-02-17
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