Brainscape's Knowledge GenomeTM

Browse over 1 million classes created by top students, professors, publishers, and experts.


See full index

Batteriespeichersystemtechnik > 3. Lithium-Ionen-Batterien > Flashcards

3. Lithium-Ionen-Batterien Flashcards

1
Q

Lithium hat die höchste … und die höchste spezifische … !
Raumtemperatur fest & leichteste Element
geringe Dichte

A

Spannung
Kapazität

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

In der Battere notwendig: Ionen
Ionen sind Atome, denen ein … fehlt

A

Elektron

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Eine Batterie besteht aus zwei Elektroden.
Die Ionen gewinnen beim Laden… , die sie beim Entladen wieder abgeben.

A

Energie

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Grenzfläche Elektrode - Elektrolyt s.27
1. An der negativen Grenzfläche entsteht eine …, die sogenannte SEI (Solid Electrolyte Interface).
2. SEI-Entstehung kann nicht … werden.
3. Die Entstehung der SEI ist beeinflussbar durch den
… .
4. Entsteht bei … der Zelle.
5. Da die Li-Ionen durch das SEI hindurch müssen, trägt das SEI wesentlich zur … bei (Erhöhung des Innenwiderstandes).
5. Das Wachstum der SEI ist der wesentliche Alterungsprozess von Li-Ionen Batterien.

A
  1. Passivschicht
  2. verhindert
  3. Elektrolyten
  4. Erstladung
  5. Zellcharakteristik
    6.
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

LiFePO4 („LFP“) – interessantes Elektromaterial („Nickel & Kobalt – frei“)
1. Sehr hohe …(Sicherheit)

A
  1. Stabilität
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Probleme des Lithium-Metall-Systems
-> Lebensdauer
1. Die Zyklisierung von metallischem Lithium ist nicht 100% reversibel
2. Ca. 4-facher Überschuss an Lithium ist notwendig
3. Dendritenbildung
4. Zyklenzahlen bei flüssigem Elektrolyt weniger als 100 Zyklen

=> Einsatz eines Polymer- oder eines Festkörperelektrolyten

A
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Aktuelle Hauptentwicklungslinien bei Lithium-Ionen-Batterien
Li-Ionen-flüssig
1. Separatoren
2. Elektrolyte

A
    • ,,Standard,,
    • ,, Shut-Down,,
    • Separion
  2. -,, Standard“
    • LIBOB
    • Polymere
    • ionische Flüssigkeiten
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Zelldesigns

A
  • Zylindrische Zelle
  • Pouch-bag Zelle
  • Prismatische Zelle
  • Knopfzellen
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Schematischer Aufbau von Hochenergiezellen

A

Aluminium
Kathode
Seperator
Anode
Kupfer
Anode
Seperator
Kathode Aluminium
Kathode

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Schaffung von reproduzierbaren thermischen Messbedingungen
1. Temperatureinstellung und -homogenisierung
2. Temperatur der Zelle weicht bei Zyklentests immer von der … ab
3. Aufbauten für Temperierung müssen sehr genau geplant werden, um vergleichbare Ergebnisse zu erzielen
4. Besonders kritisch sind … Temperaturen, bei denen durch den hohen Innenwiderstand eine große Wärmeleistung freigesetzt wird

A
  1. Soll-Temperatur
  2. tiefe
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Sicherheit von Lithium-Ionen Batterien
1. Erhöhung der passiven Sicherheit der Zellen
2. Aktive Sicherheit

A
    • Verbesserte Überdruckventile bzw. Sollbruchstellen
      • Verwendung von keramischen Separatoren
      • LiFePO4 als inhärent sicheres Material
    • Spannungsüberwachung jeder einzelnen Zelle
    • Genaues Lade- und Entlademanagement
    • Temperaturüberwachung und Kühlkonzepte
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Lithium Plating: Ursachen/Auftritt
- Bei tiefen Temperaturen, hohen Strömen und bei Überladung
- Beispiel: Tiefe Temperaturen 1. -> 2. -> 3. -> 4.

A
  1. kleine Diffusionskoeffizienten
  2. Hohe Konzentration in äußeren Partikel Schalen
  3. Tiefes lokales Potential
  4. Lithium Plating
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Lithium-Ionen Systeme: Sicherheit / Management
Abschaltkriterien?

A
  • Überladung oder Tiefentladung
  • Kurzschluss
  • Übertemperatur
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Batteriemanagement: Anforderungen bei vielzelligen Systemen
Was ist notwendig?
Aus Sicherheitsgründen zudem:

A
  • Zellspannungsüberwachung ist notwendig
  • Ein Ausgleich der Ladezustände ist notwendig
  • Temperaturüberwachung
  • Stromüberwachung
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Anforderung im Automobilsektor
Anforderungen an neuen Batterietechnologien

A

□ Kostengünstige Materialien
□ Hohe Materialverfügbarkeit

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Lithium-Plating: Abscheidung metallischen Lithiums auf der Anode
1. Plating ist das größte Problem bei Schnell- ladungen oder Ladungen bei kalten Temperaturen
2. Anodenpotential hat Einfluss auf Alterung, Ladung, Sicherheit
3. Funktion ist nicht-linear und hängt ab von:

A
    • Batterietyp
    • Ladezustand
    • Alterungszustand
17
Q

Zellalterung – Ursachen und Einflussgrößen
Alterungsprozesse beeinflussen …
1…. die strukturellen, chemischen und physikalischen Eigenschaften der Zellkomponenten
2…. die elektrochemische Performance der Zelle -> Leistungsfähigkeit und Energieverfügbarkeit

A
18
Q

Zellalterung – Ursachen und Einflussgrößen
Alterungsprozesse beeinflussen …
Kalendarische Alterung
- Ruhezustand ohne Last
- Reaktionen zwischen Aktivmaterialien und Elektrolyt & thermodynamische Instabilitäten

A
  • Temperatur
  • Ladezustand
19
Q

Zellalterung – Ursachen und Einflussgrößen
Zyklische Alterung
- Wiederholte (De-)Lithiierungsprozesse
Kinetische und strukturelle Effekte

A
  • Stromrate
  • Zyklentiefe
  • Mittlerer Ladezustand
  • Temperatur
20
Q

Kritische
Alterungseffekte

A
  • Gasbildung/ Austrocknung
  • SEI-Bildung
  • Kathodenbedingte Degradation
21
Q

Kalendarische Lebensdauertests
1. Testmatrix berücksichtigt
2. Erhöhte … werden zur Beschleunigung der Tests verwendet
3. Zwei unterschiedliche Methoden kommen zur Anwendung:

A
  1. □ Temperatur
    □ SOC / Zellspannung
  2. Temperaturen
    • Lagerung bei offenen Klemmen („storage“)
    • Lagerung bei konstanter Spannung („float“)
22
Q

Hochleistungszelle: 6 Ah Rundzelle, NMC materia
1. Lagertest bei konstantem Ladezustand (50%) – verschiedene Temperaturen bewirkt?
2. Lagertest bei konstanter Temperatur (50°C) - verschiedene Leerlaufspannungen (Ladezustände) bewirkt ?
3. Lagertest bei konstanter Temperatur (50°C) - verschiedene Leerlaufspannungen (Ladezustände) bewirkt?
4. Lagertests bei konstanter Temperatur (50°C / 50% DOD) bewirkt?

A
  1. Änderung der Kapazität
  2. Änderung der Kapazität
  3. Änderung des Innenwiderstands
  4. Änderung der komplexen Impedanz
23
Q

Erkenntnisse aus den kalendarischen Lebensdauertests
1. Grundsätzlich altern Lithium-Ionen-Batterien schneller bei?
2. Beides hat erhebliche Bedeutung für die Optimierung von Betriebs- und Ladestrategien

A
    • bei hohen Ladezuständen
      • bei hohen Temperaturen
        2.
24
Q

Kalendarische Alterungseffekte bei 60°C
1. Ladezustandsabhängiges Verhalten der Restkapazität
- Niedriger Ladezustand bedeutet?
- Hoher Ladezustand bedeutet ?
2. Einfluss der geometrischen Elektroden- dimensionierung -> …

A
    • Kapazitätszuwachs
    • Kapazitätsverlust
  2. Überstandseffekt
25
Q

Natrium-Ionen-Batterien werden die Lithium-Ionen-Technologien ergänzen und können einen wesentlichen Beitrag für eine kohlenstofffreie Zukunft bieten

A
26
Q

Zusammenfassung zur Durchführung von Alterungstests
1. Die Durchführung von Alterungstests ist stark abhängig von Testaufbau und Testdurchführung
2. Vergleichbarkeit von Ergebnissen aus verschiedenen Labors zu erreichen ist sehr aufwändig
3. Extrapolationsfaktionen nach Arrhenius müssen in jedem Einzelfall geprüft werden
4. Float- und Leerlauf-Lagertests liefern deutlich unterschiedliche Ergebnisse
5. Kapazitive und resistive Alterung laufen nicht synchron und nicht mit der gleichen Beschleunigung
6. Produktionsschwankungen erschweren die Interpretation der Daten
7. Superpositionsprinzip ist von zentralen Bedeutung, muss aber noch nachgewiesen werden

A

Batteriespeichersystemtechnik (5 decks)

Brainscape helps you reach your goals faster, through stronger study habits.
© 2024 Bold Learning Solutions. Terms and Conditions