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Batteriemonitor 2021

Batteriemonitor 2021 von Cacciotti,  Patrizia, Dorn,  Benjamin, Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Heimes,  Heiner Hans, Dünnwald,  Simon, Frieges,  Moritz, Gorsch,  Jonas, Kehrer,  Mario, Klohs,  Domenic, Lackner,  Nikolaus, Locke,  Marc, Meyer,  Amira, Offermanns,  Christian, Prof. Dr. Ing. Kampker,  Achim, Sasse,  Konstantin, Schmied,  Jessica, Soldan,  Natalia, Terren,  Maximilian, Vetter,  Björn, Vienenkötter,  Janis, Wolf,  Sebastian, Wyboris,  Mischa
Weltweit hat die Elektromobilität in den vergangenen Jahren mit rasantem Wachstum immer mehr Durchdringung auf dem gewerblichen und privat-individuellen Fahrzeugmarkt erfahren. Flankiert von zunehmend härter formulierten politischen Klima-Vorgaben in vielen verschiedenen Regionen der Erde, festigt sich der eng mit der Elektromobilität verbundene Nachhaltigkeitsanspruch. In Betrachtung der mit Abstand wichtigsten Komponente des elektrischen Fahrzeugs – der Batterie – zeigen sich jedoch immer noch Herausforderungen zur Schaffung einer ökologisch und ökonomisch verträglichen Mobilität der Zukunft. So sind beispielsweise Rohstoffe wie Lithium und Kobalt bislang oftmals noch nicht durch vollumfängliche Umweltverträglichkeit in den Gewinnungsprozessen geprägt und werfen ethische Fragen in Bezug auf die Abbaubedingungen in Regionen wie Südamerika oder dem Kongo auf. Hinzu kommt, dass die Herstellungsverfahren auf einer begrenzten Verfügbarkeit der aktuellen Kernelemente der Batterie basieren, was die Wirtschaftlichkeit der Elektromobilität hemmt und heute dazu führt, dass die durch die Batterie getriebenen Kosten des Elektroautos das Gesamtprodukt – trotz vorhandener Förderprämien – teuer in der Anschaffung machen. Ein wesentlicher Lösungsansatz für eine weiterführende und (umwelt-) gerechte Marktdurchdringung der Elektromobilität ist daher die Entwicklung der Nachhaltigkeit der Batterie. Dabei sollte es das Ziel sein, die lokalen Rohstoffketten zu stärken, neue und einfacher verfügbare sowie umweltverträglichere Batteriekomponenten zu entwickeln und diese klimaneutral zu prozessieren. Außerdem sollte durch effektive Folgenutzungsstrategien ein Markt geschaffen werden, der langfristig das vollständige Potenzial der Batterie nutzt und damit eine natürliche Symbiose zwischen ökonomischen und ökologischen Interessen schafft.
Aktualisiert: 2021-10-13
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Produktionsprozess eines Hairpin-Stators

Produktionsprozess eines Hairpin-Stators von Heimes,  Heiner, Kampker,  Achim, Kawollek,  Sebastian, Kraus,  Andreas, Treichel,  Patrick
Die Hairpin-Stator-Technologie bietet sowohl auf der Produkt- als auch auf der Prozessseite hohe Potenziale. Anders als bei bisher etablierten Verfahren, bei denen ein kontinuierlicher Runddraht in das Statorblechpaket eingelegt wird, werden bei der Hairpin-Stator-Technologie einzelne Steckspulenelemente aus massivem Kupferflachdraht zunächst in das Blechpaket eingeschoben und erst nachfolgend miteinander kontaktiert. Dies ermöglicht hohe Kupferfüllfaktoren und bietet damit große Potenziale zur Erreichung der Ziele hinsichtlich Leistung und Effizienz bei gleichzeitig guter Eignung für die automobile Massenproduktion. Im Rahmen der vorliegenden Veröffentlichung werden die Technologiealternativen sowie die Qualitätsmerkmale und -einflüsse der einzelnen Prozessschritte der Hairpin-Stator-Produktion detailliert dargestellt.
Aktualisiert: 2020-07-16
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Produktionsprozess eines Hairpin-Stators

Produktionsprozess eines Hairpin-Stators von Heimes,  Heiner, Kampker,  Achim, Kawollek,  Sebastian, Kraus,  Andreas, Treichel,  Patrick
Die Hairpin-Stator-Technologie bietet sowohl auf der Produkt- als auch auf der Prozessseite hohe Potenziale. Anders als bei bisher etablierten Verfahren, bei denen ein kontinuierlicher Runddraht in das Statorblechpaket eingelegt wird, werden bei der Hairpin-Stator-Technologie einzelne Steckspulenelemente aus massivem Kupferflachdraht zunächst in das Blechpaket eingeschoben und erst nachfolgend miteinander kontaktiert. Dies ermöglicht hohe Kupferfüllfaktoren und bietet damit große Potenziale zur Erreichung der Ziele hinsichtlich Leistung und Effizienz bei gleichzeitig guter Eignung für die automobile Massenproduktion. Im Rahmen der vorliegenden Veröffentlichung werden die Technologiealternativen sowie die Qualitätsmerkmale und -einflüsse der einzelnen Prozessschritte der Hairpin-Stator-Produktion detailliert dargestellt.
Aktualisiert: 2020-07-16
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Montageprozess eines Batteriemoduls und -packs

Montageprozess eines Batteriemoduls und -packs von Heimes,  Heiner, Kampker,  Achim, Kehrer,  Mario, Michaelis,  Sarah, Rahimzei,  Ehsan, Wessel,  Saskia
Diese Broschüre zeigt aufbauend auf der Broschüre „Der Produktionsprozess einer Lithium-Ionen-Zelle“ die Weiterverarbeitung der Zelle zu Batteriemodulen und schließlich zu einem Batteriepack schematisch auf. Die einzelnen Zellen werden in einem Modul seriell oder parallel verschaltet. Mehrere Module sowie weitere elektrische, mechanische und thermische Komponenten werden zu einem Pack assembliert. Das Pack ist je nach den geforderten Leistungsdaten unterschiedlich verschaltet und dimensioniert. Durch die Vielzahl unterschiedlicher Produkt- und Prozessvarianten sind übergreifende Angaben zu den Prozessparametern nicht möglich und können ggf. in gemeinsamer Diskussion mit dem Lehrstuhl PEM oder dem VDMA näher spezifiziert werden.
Aktualisiert: 2019-07-04
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Produktion einer All-Solid-State-Batteriezelle

Produktion einer All-Solid-State-Batteriezelle von Heimes,  Heiner, Kampker,  Achim, Michaelis,  Sarah, Rahimzei,  Ehsan, Schön,  Christoph, vom Hemdt,  Ansgar
Höhere Energiedichten und höhere Sicherheit zu niedrigeren Kosten – so lautet die Idealvorstellung zu zukünftigen Batterie-Technologien, die oft unter dem Begriff „Post-Lithium-Ionen-Technologien“ zusammengefasst werden. Bei genauerer Betrachtung sind bei einem Großteil dieser Technologien weiterhin Lithium-Ionen im Einsatz. Viele neue Ansätze sind dabei grundsätzlich vielversprechend, wie All-Solid-State-, Lithium-Luft- oder Lithium-Schwefel-Batterien. Diesen ist jedoch gemein, dass noch eine Vielzahl an Herausforderungen sowohl auf Produkt- als auch Prozessseite bestehen. Keine der Technologien befindet sich derzeit in einem serienreifen Entwicklungsstand, auf dessen Basis die industrielle Produzierbarkeit vollumfänglich bewertet werden könnte. Dabei müssen sich diese neuen Technologien stets mit der bekannten Lithium-Ionen-Technologie messen lassen, welche sich in den kommenden Jahren ebenfalls weiterentwickeln wird.
Aktualisiert: 2019-07-04
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Produktionsprozess einer Lithium-Ionen-Batteriezelle

Produktionsprozess einer Lithium-Ionen-Batteriezelle von Heimes,  Heiner, Kampker,  Achim, Lienemann,  Christoph, Locke,  Marc, Michaelis,  Sarah, Offermanns,  Christian, Rahimzei,  Ehsan
Die Herstellung der Lithium-Ionen-Batteriezelle umfasst die drei Hauptprozessschritte Elektrodenfertigung, Zell-Assemblierung sowie das Zell-Finishing. Die Elektrodenfertigung und das Zell-Finishing sind weitestgehend unabhängig von dem Zelltyp durchzuführen, während innerhalb der Zell-Assemblierung zwischen Pouch- und Rundzelle sowie der Prismatischen Zelle zu unterscheiden ist. Unabhängig vom Zelltyp besteht die kleinste Einheit jeder Lithium-Ionen-Zelle aus zwei Elektroden und dem Separator, der die Elektroden voneinander trennt. Dazwischen befindet sich der ionenleitfähige Elektrolyt.
Aktualisiert: 2019-07-04
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