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 Lade zustandshub 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 wer den, 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 Rahen 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


    Zugriff

    Zugriff über TIB

    Verfügbarkeit in meiner Bibliothek prüfen

    Bestellung bei Subito €


    Exportieren, teilen und zitieren



    Titel :

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


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2011


    Format / Umfang :

    233 Seiten, 113 Bilder, 28 Tabellen, 133 Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch