Motivation

Li-Ionen Batterien finden aufgrund ihrer Vorteile gegenüber anderen elektrischen Energiespeichern hinsichtlich Speicherdichte und Selbstentladerate zunehmend Verwendung in Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Die hierfür nötige Leistungsabgabe und Kapazität werden durch Verschaltung einer Vielzahl von Einzelzellen zu Fahrzeugbatterie erreicht.

Die gegenwärtig eingesetzten elektrochemischen Komponenten der Zellen weisen eine hohe Temperatursensibilität auf. Neben den stets auftretenden Alterungseffekten während des Betriebs tritt außerhalb eines spezifischen Temperaturfensters eine beschleunigte Alterung und dauerhafte Schädigung der Zellen auf. Weiterhin reduziert sich bei niedrigen Temperaturen die Leistungsabgabe, so dass ein Einsatz beispielsweise im Auto erschwert wird. Neben dem Einfluss der Umgebungstemperatur erwärmen sich die Zellen zusätzlich unter Last durch innere Verlustprozesse.

Forschungsziel

Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung der Alterung von Li-Ionen Zellen unter komplexen thermischen Bedingungen. Mit Hilfe von Referenzaufbauten werden definierte thermische Randbedingungen im Hinblick auf eine gezielte Alterung der Batterien eingestellt und in einer erweiterten Charakterisierung der Batteriezellen die Alterungseffekte in Abhängigkeit der thermischen und elektrischen Randbedingungen berücksichtigt. Dabei werden relevante integrale Größen wie Kapazität und Impedanz betrachtet sowie lokale Veränderungen auf Elektrodenebene und deren Einfluss auf das Leistungsverhalten untersucht.

              Abbildung: Alterungsmechanismen der verschiedenen Batteriekomponenten (Schlasza, IEEE, 2014)

Ich biete gerne Bachelor- und Masterarbeiten in diesem Themenbereich an. Bitte per E-Mail Kontakt aufnehmen, dann können wir die entsprechenden Themen in einem persönlichen Gespräch genauer besprechen.