Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Modellierung von relevanten Degradationsmechanismen in konventionellen Zellsystemen mit Graphit/NMC Elektroden und LiPF6-haltigem Elektrolyten. Potentiale vor allem bezüglich der Parametrierung physikalisch-chemischer Modelle sowie digitaler Simulationsstudien zur Optimierung der Lebensdauer werden aufgezeigt und effizient genutzt. Es werden überwiegend modellbasierte und nicht-invasive Analysemethoden entwickelt und angewandt. The focus of this work is on the modelling of the degradation behaviour of conventional lithium-ion cells with graphite/NMC electrodes in conjunction with electrolytes based on LiPF6 in organic solvents. The potential for improvements of parameterization methods dealing with physical-chemical aging effects and simulation studies for optimization of the battery lifetime is shown. In the process of model parameterization mostly data-based as well as non-invasive analysis methods are used.
Aktualisiert: 2022-03-03
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Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist die Untersuchung der Langzeitstabilität von CIGS-Dünnschichtsolarzellen. Basis der Untersuchungen sind beschleunigte Alterungstests. Eine elementare Erkenntnis der beschleunigten Alterungstests war, dass das Verhalten bei tiefen Temperaturen im Ausgangszustand nach Dauertests bei Raumtemperatur auftritt. Eine Barriere am Rückkontakt wurde als ursächlicher Degradationsmechanismus ermittelt. Auf dieser Erkenntnis basierend wurde ein Modell zur Beschreibung des Zellverhaltens über den gesamten Temperaturbereich entwickelt und eingeführt. Hauptbestandteil des „Phototransistormodells“ ist eine Barriere am Rückkontakt. Damit konnte eine neue Methode zur Bestimmung der Barriere am Rückkontakt entwickelt werden. Als Ursache für die beobachteten Veränderungen der Zellcharakteristika wurde eine Erhöhung der Barriere am Rückkontakt identifiziert. Durch Messungen und Simulationen konnte ein direkter Zusammenhang zwischen der N1-Stufe in der Admittanzspektroskopie und der Barriere am Rückkontakt hergestellt werden. Das beobachtete Verhalten von Zellen bei einem Dauertest unter negativer Spannung konnte mit dem Punch-Through Effekt erklärt werden. Die Dauertests ergaben keine erhebliche Verschlechterung der Lebensdauer, die Langzeitstabilität ist dem zu Folge nicht als kritisch zu bewerten.
Aktualisiert: 2021-04-16
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