In dieser Arbeit werden die Einflüsse verschiedener Formationsparameter auf die Kapazitätsverluste während der Formation und die anschließende Zellperformance von Lithium-Ionen-Zellen untersucht. Durch die Kombination von Voll- und Halbzellenmessungen können die Einflüsse der einzelnen Elektroden – Lix(Ni1/3Mn1/3Co1/3)yO2 (NMC) Kathode und Graphit-Anode – auf die Formationsverluste sowie auf die Alterung der Vollzellen beleuchtet werden. Weiter wird die SEI (Solid Electrolyte Interphase) mittels der Kombination verschiedener Analysemethoden charakterisiert.
Inhaltsverzeichnis
- Zusammenfassung
- Kapitel 1: Einleitung
- Kapitel 2: Experimentelle Methodik
- Kapitel 3: Ergebnisse und Diskussion
- Kapitel 4: Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit untersucht den Einfluss verschiedener Formationsparameter auf die Kapazitätsverluste und die Zellperformance von Lithium-Ionen-Zellen. Die Hauptziele sind die Charakterisierung der SEI (Solid Electrolyte Interphase) und die Optimierung des Formationsprozesses zur Verbesserung der Zelllebensdauer.
- Einfluss der Formationstemperatur auf Kapazitätsverluste und Zellalterung
- Charakterisierung der SEI mittels verschiedener Analysemethoden (XPS, FTIR, Raman-Spektroskopie)
- Untersuchung des Einflusses der Ladeschlussspannung und der Laderate auf die Formation
- Analyse der Anoden- und Kathodenverluste während der Formation
- Optimierung der Formationsparameter zur Verbesserung der Zellperformance
Zusammenfassung der Kapitel
Zusammenfassung: Diese Dissertation untersucht den Einfluss verschiedener Formationsparameter auf die Kapazitätsverluste und die anschließende Zellperformance von Lithium-Ionen-Zellen. Durch die Kombination von Voll- und Halbzellenmessungen konnten die Einflüsse der einzelnen Elektroden (NMC-Kathode und Graphit-Anode) auf die Formationsverluste und die Alterung der Vollzellen beleuchtet werden. Die SEI wurde mittels verschiedener Analysemethoden charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verluste bei 25°C etwa zur Hälfte auf Anode und Kathode entfallen, wobei die Kathodenverluste durch kinetische Hemmungen verursacht werden. Eine Erhöhung der Formationstemperatur führt zu geringeren Verlusten, aber auch zu einer beschleunigten Alterung. Die Variation der Ladeschlussspannung und der Laderate beeinflusst ebenfalls die Formationsverluste und die Zellalterung. Die SEI wurde in einen äußeren organischen und inneren anorganischen Teil eingeteilt. Zusammenfassend wird eine Formation bei 25°C mit einer Laderate von C/10 empfohlen.
Schlüsselwörter
Lithium-Ionen-Zellen, Formation, SEI, Kapazitätsverluste, Zellalterung, NMC-Kathode, Graphit-Anode, XPS, FTIR, Raman-Spektroskopie, Formationstemperatur, Ladeschlussspannung, Laderate.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Dissertation: Einfluss von Formationsparametern auf Lithium-Ionen-Zellen
Was ist der Gegenstand dieser Dissertation?
Die Dissertation untersucht den Einfluss verschiedener Formationsparameter auf die Kapazitätsverluste und die Zellperformance von Lithium-Ionen-Zellen. Im Fokus stehen die Charakterisierung der SEI (Solid Electrolyte Interphase) und die Optimierung des Formationsprozesses zur Verbesserung der Zelllebensdauer.
Welche Formationsparameter werden untersucht?
Die Arbeit untersucht den Einfluss der Formationstemperatur, der Ladeschlussspannung und der Laderate auf die Formation von Lithium-Ionen-Zellen.
Welche Methoden werden zur Charakterisierung der SEI verwendet?
Zur Charakterisierung der SEI werden verschiedene Analysemethoden eingesetzt, darunter XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), FTIR (Fourier-Transform Infrared Spectroscopy) und Raman-Spektroskopie.
Welche Ergebnisse werden präsentiert?
Die Ergebnisse zeigen, dass die Kapazitätsverluste bei 25°C etwa zur Hälfte auf Anode und Kathode entfallen. Kathodenverluste werden durch kinetische Hemmungen verursacht. Eine höhere Formationstemperatur führt zu geringeren Verlusten, aber auch zu beschleunigter Alterung. Die Variation von Ladeschlussspannung und Laderate beeinflusst ebenfalls die Formationsverluste und die Zellalterung. Die SEI wird in einen äußeren organischen und inneren anorganischen Teil unterteilt.
Welche Empfehlungen werden gegeben?
Zusammenfassend wird eine Formation bei 25°C mit einer Laderate von C/10 empfohlen.
Welche Zelltypen werden untersucht?
Die Arbeit untersucht Lithium-Ionen-Zellen mit einer NMC-Kathode und einer Graphit-Anode. Es werden sowohl Vollzellen- als auch Halbzellenmessungen durchgeführt.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit am besten?
Lithium-Ionen-Zellen, Formation, SEI, Kapazitätsverluste, Zellalterung, NMC-Kathode, Graphit-Anode, XPS, FTIR, Raman-Spektroskopie, Formationstemperatur, Ladeschlussspannung, Laderate.
Wie ist die Dissertation strukturiert?
Die Dissertation beinhaltet eine Zusammenfassung, eine Einleitung, Kapitel zur experimentellen Methodik, zu den Ergebnissen und Diskussionen sowie eine Zusammenfassung und einen Ausblick.
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- Florian German (Autor), 2015, Untersuchungen zur SEI-Bildung und Optimierung der Formation an Lithium-Ionen Voll- und Halbzellen, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/302570
