Schlüsselwort: lithium ion batteries

Modellierung der Mechanik und der effektiven Transporteigenschaften von partikulären Kathoden sowie deren Einfluss auf die elektrochemische Performance von Lithium-Ionen-Batterien

Modellierung der Mechanik und der effektiven Transporteigenschaften von partikulären Kathoden sowie deren Einfluss auf die elektrochemische Performance von Lithium-Ionen-Batterien von Becker, Verena Irene
In der vorliegenden Arbeit werden Lithium-Ionen-Batterien numerisch untersucht. Der Einfluss des Kalandrierens einer Elektrode auf die mechanisch induzierten Änderungen in der Mikrostruktur und die resultierende Performance einer Zelle sind dabei im Fokus. Der Einfluss variierender Partikelformen sowie plastischer Materialeigenschaften wird analysiert. Entscheidend hierbei ist die Bestimmung der effektiven Transporteigenschaften, die die Performance einer Batterie maßgeblich beinflussen. In the present work, lithium-ion battery cathodes and battery half-cells are numerically investigated. Of main interest is the influence of the calendering of an electrode during its manufacture on the mechanically induced changes in the microstructure and the resulting performance characteristics of a cell. In particular, the influence of varying particle shape and plastic material properties is considered.
Aktualisiert: 2022-06-30
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Einfluss der Kompaktierung auf die Elektrodenmikrostruktur und elektrochemische Performance bei Lithium-Ionen-Zellen

Einfluss der Kompaktierung auf die Elektrodenmikrostruktur und elektrochemische Performance bei Lithium-Ionen-Zellen von Schmidt, Denny
In dieser Arbeit wird der Einfluss der Kompaktierung von LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2- und Graphit-basierten Elektroden in einem weiten Porositätsbereich vom unverdichteten Zustand bis Porositäten < 20% elektrochemisch bei Stromraten zwischen C/20 und 5C charakterisiert. Aus den ermittelten Kapazitäten werden u.a. gravimetrische und volumetrische Betrachtungen in Ragone-Plots dargestellt und mit den Erkenntnissen der Mikrostrukturanalyse korreliert. In this work, the influence of compaction of LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 and graphite-based electrodes is characterized electrochemically at current rates between C/20 and 5C in a wide porosity range from uncompacted states to porosities < 20%. From the determined capacitances, gravimetric and volumetric considerations, among others, are presented in Ragone plots and correlated with the microstructural analysis findings.
Aktualisiert: 2021-10-21
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Extraktion zersetzungsempfindlicher Substanzen am Beispiel der Extraktion von Lithium-hexafluorophosphat aus Lithium-Ionen-Batterien

Extraktion zersetzungsempfindlicher Substanzen am Beispiel der Extraktion von Lithium-hexafluorophosphat aus Lithium-Ionen-Batterien von Haas, Paul
Die Extraktion von zersetzungsempfindlichen Verbindungen ist eine Aufgabenstellung, die in verschiedenen Bereichen der Verfahrenstechnik im Rahmen von Downstreaming-Prozessen zu bearbeiten ist. In dieser Dissertation wird sie anhand der Extraktion des Leitsalzes Lithiumhexafluorophosphat aus Lithium-Ionen-Batterien mit organischen Lösungsmitteln betrachtet. Es wurden einstufige und mehrstufige Kreusztrom-Extraktionen mit einem Rührkessel zur Optimierung der Prozessparameter durchgeführt. Der Rückstand an Fluorid im Raffinat war nach der Extraktion mit Dimethylcarbonat jedoch nicht aus¬reichend reduziert. Zur Entfernung der Fluoridbestandteile wurde Wasser als Extraktionsmittel eingesetzt, um die Leitsalzrückstände gezielt zu zersetzen und die Fluoride zu extrahieren. Die Entfernung des Leitsalzes und die Reduzierung des verbleibenden Fluorids im Feststoff wurden durch die hintereinandergeschaltete Kombination der Extraktion mit beiden Lösungsmitteln erreicht. Der Einfluss der Temperatur wurde durch angepasste Modelle beschrieben und in Hinblick auf die Zersetzung analysiert. Hierdurch wurde die technische Durchführbarkeit des Konzeptes gezeigt und eine verfahrens¬technische Beschreibung ermöglicht.
Aktualisiert: 2023-03-30
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Verteilte Zustandsschätzung fraktionaler Systeme und ihre Anwendung auf Lithium-Ionen-Batteriesysteme

Verteilte Zustandsschätzung fraktionaler Systeme und ihre Anwendung auf Lithium-Ionen-Batteriesysteme von Küpper, Martin
Es ist notwendig, dass die Zustände aller Zellen innerhalb einer Lithium-Ionen-Batterie bekannt sind, um einen sicheren und optimalen Betrieb zu gewährleisten. Zur Ermittlung dieser Zustände werden in dieser Arbeit drei neue Methoden zur verteilten Zustandsschätzung hergeleitet, welche auf fraktionalen Modellen und dem Kalman-Filter basieren. Mithilfe dieser Verfahren lassen sich zusätzlich die Teilströme der Batterie schätzen, wodurch sich Sensoren einsparen lassen. It is necessary that the states of all cells of a lithium ion battery are known to guarantee a safe and optimal operation. In order to determine these states, three new methods for distributed state estimation which are based on fractional models and on the Kalman filter are derived in this work. Using these techniques, the branch currents of the battery can be additionally estimated to save sensors.
Aktualisiert: 2021-02-11
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