Verfügbarkeit: Lebensdauer und Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien für die dezentrale Speicherung regenerativer Energien: modellbasierte Untersuchung einer Lithiumeisenphosphatzelle

Lebensdauer und Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien für die dezentrale Speicherung regenerativer Energien: modellbasierte Untersuchung einer Lithiumeisenphosphatzelle:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Beteilige Person:	Kupper, Christian (VerfasserIn)
Format:	Hochschulschrift/Dissertation Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Berlin mbv [2020]
Schlagwörter:	Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator Lebensdauer Dezentrale Energiespeicherung Lithium-Ionen-Akkumulator Erneuerbare Energien Betriebszustand Alterung Thermodynamische Eigenschaft Technische Sicherheit Elektrochemische Eigenschaft Batterie Lithium-Ionen-Batterietechnologie portable Energieversorgung Speicherung von regenerativer Energie Lithium-Ionen-Batterien Lithiumeisenphosphatzelle Hochschulschrift
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adam_text	I NHALTSVERZEICHNIS VORWORT ................................................................. 5 ABSTRACT ............................................................................................................................................. 6 KURZFASSUNG ....................................................................................................................................... 8 I. SYMBOLVERZEICHNIS .............................................................................................................. 10 II. ABKUERZUNGSVERZEICHNIS ....................................................................................................... 14 1 EINLEITUNG UND MOTIVATION .................................................................................................. 15 2 HINTERGRUND ......................................................................................................................... 17 2.1 ALLGEMEINE DEFINITIONEN UND ZELLAUFBAU ........................................................................ 17 2.2 DIE ALTERUNG DER BATTERIE ................................................................................................ 20 2.2.1 KALENDARISCHE ALTERUNG - BILDUNG DER SEI ............................................................. 21 2.2.2 ZYKLISCHE ALTERUNG .................................................................................................. 26 2.3 ZELLVERHALTEN BEI HOHEN TEMPERATUREN .......................................................................... 27 3 MODELLIERUNG VON LITHIUM-IONEN-BATTERIEN ....................................................................... 28 3.1 VORARBEITEN UND MODELLGERUEST ........................................................................................ 29 3.1.1 MAKROSKALA ............................................................................................................... 29 3.1.2 MESOSKALA ................................................................................................................. 30 3.1.3 MIKROSKALA ................................................................................................................ 36 3.1.4 KOPPLUNG DER UNTERSCHIEDLICHEN SKALEN...................................................... 39 3.2 ERWEITERUNGEN ................................................................................................................ 41 3.2.1 MODELLRAHMEN FUER MEHRSCHRITT-ELEKTROCHEMIE ....................................................... 41 3.2.2 ALTERUNGSMODELLE ..................................................................................................... 43 3.2.3 MODELLIERUNG DES ZELLVERHALTENS BEI HOHEN TEMPERATUREN .................................... 52 4 NUMERISCHES VERFAHREN ...................................................................................................... 53 4.1 GRUNDLAGEN DER NUMERISCHEN SIMULATION ....................................................................... 53 4.2 NUMERISCHE UMSETZUNG .................................................................................................. 53 4.3 TIME-UPSCALING METHODE ................................................................................................. 55 5 MODELLPARAMETRIERUNG ........................................................................................................ 57 5.1 UNTERSUCHUNG DER ZELLE DURCH PROJEKTPARTNER - ZSW ...................................................... 57 5.1.1 EXTERNAL SHORT CIRCUIT (ESC) .................................................................................... 57 5.2 UNTERSUCHUNG DER ZELLE DURCH PROJEKTPARTNER - CIDETEC ............................................... 58 5.2.1 DIFFERENTIAL SCANNING CALORIMETRY (DSC) ................................................................. 59 5.2.2 ACCELERATING RATE CALORIMETRY (ARC) ...................................................................... 59 5.3 PARAMETRIERUNG DES ZELLMODELLS ..................................................................................... 61 6 ERGEBNISSE ........................................................................................................................... 71 6.1 BASISMODELL ....................................................................................................................... 71 6.1.1 MAKROSKALA DES BASISMODELLS .................................................................................. 74 6.1.2 MESOSKALA DES BASISMODELLS ..................................................................................... 75 6.1.3 MIKROSKALA DES BASISMODELLS ................................................................................... 78 6.2 KALENDARISCHE ALTERUNG .................................................................................................... 79 6.3 ZYKLISCHE ALTERUNG ............................................................................................................ 83 6.3.1 ZYKLISCHE ALTERUNG IM DETAIL - VERLGEICH ZU EXPERIMENTEN .................................... 83 6.3.2 EINFLUSS DER PERKOLATIONSANSAETZE AUF DIE ZYKLISCHE ALTERUNG ................................. 90 6.3.3 EINFLUSS VON DOD UND SOC AUF DIE ZYKLISCHE ALTERUNG ................... 92 6.4 THERMISCHES DURCHGEHEN UND EXTERNER KURZSCHLUSS .....................................................96 6.4.1 DIFFERENTIAL SCANNING CALORIMETRY ............................................................................ 96 6.4.2 ACCELERATING RATE CALORIMETRY ................................................................................. 99 6.4.3 EXTERNER KURZSCHLUSS ............................................................................................. 101 7 SCHLUSSFOLGERUNGEN .................................................................................................... 113 8 AUSBLICK ..............................................................................................................................114 9 ZUSAMMENFASSUNG ..............................................................................................................116 ANHANG ...........................................................................................................................................118 PUBLIKATIONSVERZEICHNIS ................................................................................................................ 119 LITERATURVERZEICHNIS ...................................................................................................................... 121 4
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