Kernthemen:

  • Entwicklung von Apparaturen zur Ausdehnungsmessung von zylindrischen Zellen und zur Verpressung von Pouch-Zellen
  • Untersuchung der mechanischen Belastung als Faktor für die Inhomogenizierung der Lithiumverteilung in Lithium-Ionen Batterien
  • Entwicklung von Strategien zur Rehomogenisierung der Lithiumverteilung

Kurzbeschreibung:

Das Projekt BALd ist ein Forschungskonsortium aus der THI-ELS, RWTH-ISEA, KIT-TVT, TUM-FTM, RWTH-ISW, TUM-EES und ZSW-ECA mit dem Ziel Alterungstests zu beschleunigen, um in m?glichst kurzer Testdauer m?glichst gute Lebensdauerprognosen über Modelle zu erhalten.

 

Ziel des Teilvorhabens ist es, übliche zyklische Alterungstests von Li-Ionen Zellen zu verkürzen und gleichzeitig eine zuverl?ssige Zustandsdiagnose und Lebensdauerprognose sicherzustellen. Dadurch soll eine Rückkopplung zwischen Zellalterung und Produktionsparametern innerhalb von 2 Wochen, 6 Wochen und nach 3 Monaten bei der Zellproduktion erreicht werden. Hierfür sind sehr pr?zise Alterungstests notwendig, die trotz Beschleunigung zu einer repr?sentativen Alterung analog zu realen Langzeitanwendungen führen.

 

Deshalb wird in diesem Teilprojekt zun?chst praktisch untersucht, unter welchen Bedingungen (C-Rate, Verspannung, Temperatur, Zyklierfenster) Inhomogenit?ten in der Lithiumverteilung auftreten und wie diese m?glichst effizient rehomogenisiert werden k?nnen. Das Ziel ist es, zum einen zu verstehen, inwiefern Zyklierungsstrategien zu Inhomogenit?ten der Lithiumverteilung führen und zum anderen, die entstandenen Inhomogenit?ten wieder m?glichst zeiteffizient zu rehomogenisieren. Der Grad der Inhomogenit?t soll mittels differentieller Spannungsanalyse (DVA) quantifiziert und mit dem gemessenen reversiblen Kapazit?tseffekt korreliert werden.
 

Die Erkenntnisse sollen anschlie?end in die Modellierung der Projektpartner einflie?en. Ziel ist es, den Einfluss des Drucks auf die irreversiblen Kapazit?tsverluste für die jeweilige Testbedingung zu bestimmen und somit die Lebensdauerprognose für Langzeitanwendungen in ihrer Pr?zision bei kurzer Testdauer zu erh?hen. Dadurch kann einerseits die Güte der Zellen schnell bestimmt und an die FFB rückgemeldet werden und andererseits k?nnen die Zellen für die reale Anwendung, aufgrund genauerer Lebensdauerprognosen, besser ausgelegt werden.
 

Relevante Literatur:

Ver?ffentlichungen Homogenit?t
  • P. Morales Torricos, C. Endisch, M. Lewerenz, Apparent Aging during Accelerated Cycling Aging Test of Cylindrical Silicon Containing Li-Ion Cells, Batteries 9 (4) (2023) 230. https://doi.org/10.3390/batteries9040230.
  • M. Lewerenz, P. Dechent, D.U. Sauer, Investigation of capacity recovery during rest period at different states-of-charge after cycle life test for prismatic Li(Ni1/3Mn1/3Co1/3)O2-graphite cells, Journal of Energy Storage 21 (2019) 680–690. https://doi.org/10.1016/j.est.2019.01.004.
  • M. Lewerenz, D.U. Sauer, Evaluation of cyclic aging tests of prismatic automotive LiNiMnCoO2-Graphite cells considering influence of homogeneity and anode overhang, Journal of Energy Storage 18 (2018) 421–434. https://doi.org/10.1016/j.est.2018.06.003.
  • M. Lewerenz, G. Fuchs, L. Becker, D.U. Sauer, Irreversible calendar aging and quantification of the reversible capacity loss caused by anode overhang, Journal of Energy Storage 18 (2018) 149–159. https://doi.org/10.1016/j.est.2018.04.029.
  • M. Lewerenz, A. Marongiu, A. Warnecke, D.U. Sauer, Differential voltage analysis as a tool for analyzing inhomogeneous aging: a case study for LiFePO4|Graphite cylindrical cells, J. Power Sources 368 (2017) 57–67. https://doi:10.1016/j.jpowsour.2017.09.059.
  • M. Lewerenz, A. Warnecke, D.U. Sauer, Introduction of capacity difference analysis (CDA) for analyzing lateral lithium-ion flow to determine the state of covering layer evolution, J. Power Sources 354 (2017) 157–166. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.04.043.
Ver?ffentlichungen ?berstandseffekt
  • M. Lewerenz, J. Münnix, J. Schmalstieg, S. K?bitz, M. Knips, D.U. Sauer, Systematic aging of commercial LiFePO4jGraphite cylindrical cells including a theory explaining rise of capacity during aging, J. Power Sources 345 (2017) 254–263. https://doi:10.1016/j.jpowsour.2017.01.133.
  • M. Lewerenz, G. Fuchs, L. Becker, D.U. Sauer, Irreversible calendar aging and quantification of the reversible capacity loss caused by anode overhang, Journal of Energy Storage 18 (2018) 149–159. https://doi.org/10.1016/j.est.2018.04.029.
  • M. Lewerenz, P. Dechent, D.U. Sauer, Investigation of capacity recovery during rest period at different states-of-charge after cycle life test for prismatic Li(Ni1/3Mn1/3Co1/3)O2-graphite cells, Journal of Energy Storage 21 (2019) 680–690. https://doi.org/10.1016/j.est.2019.01.004.

Ansprechpartner

Wissenschaftlicher Mitarbeiter Institut für Innovative Mobilit?t (IIMo)
Pablo Morales Torricos, M.Sc.
Tel.: +49 841 9348-5178
E-Mail:
Technologiefeldleiter am Institut für Innovative Mobilit?t (IIMo)
Dr. Meinert Lewerenz
Tel.: +49 841 9348-6507
Raum: S421
E-Mail:

Projektpartner

F?rderung

Dieses Projekt wird gef?rdert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (Projektnummer: 03XP0320C).