Alterungsuntersuchungen an Li-Ionen Zellen für Kfz-Anwendungen

Die vorliegende Arbeit behandelt drei zentrale Aspekte von Alterungsuntersuchungen an Lithium-Ionen Zellen für Kfz-Anwendungen. Diese sind die elektronische Messtechnik für die Durchführung von Langzeit-Alterungsstudien, die Beschreibung von Charakterisierungsverfahren sowie Experimente zur systematischen Betrachtung von Alterungseffekten mit neuartigen Untersuchungsmethodiken und Erkenntnissen.

Der erste Hauptteil der Arbeit widmet sich der elektronischen Messtechnik. Für Langzeit-Alterungsstudien wird Testequipment benötigt, welches sowohl hohe automobile Lastströme ermöglicht, als auch eine flexible und dynamische Ansteuerung sowie eine präzise Messtechnik bietet. Es wird ein neuer Einzelzelltester vorgestellt.

Der zweite Hauptteil der Arbeit betrachtet Charakterisierungsverfahren zur Beschreibung des Alterungszustandes einer Zelle. Dies umfasst die Größen Kapazität, Innenwiderstand und Impedanzspektrum. Es wird der prinzipielle Einfluss von Alterung auf die Charakterisierungsgrößen dargestellt und die Eignung als Alterungsindikator untersucht. Außerdem wird der Einfluss der Messprozedur auf das Messergebnis analysiert. In Bezug auf die Elektrochemische Impedanzspektroskopie wird zudem gezeigt, wie die Charakterisierung mit deutlich verringerter Messzeit und Ladungsdurchsatz durchgeführt werden kann.

Der dritte Hauptteil widmet sich schließlich den Alterungsuntersuchungen und ihren Ergebnissen. Es kann gezeigt werden, dass eine Beschleunigung der zyklischen Belastung durch die Reduktion von Pausenzeiten erreicht werden kann. Schließlich wird analysiert, welche Parameter zur Bewertung der charakteristischen Degradation von realen Belastungsprofilen herangezogen werden können.