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Forschung zur schnellen und hochpräzisen Floatstromtechnologie als Alternative zu herkömmlichen kalenderische Alterungstests an Lithium-Ionen-Zellen und Erforschung von schnell parametrierbaren Alterungsprognosesimulationen

Fachliche Zuordnung Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
Förderung Förderung von 2020 bis 2026
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440701024
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Es wurde erfolgreich eine Floaterhardware entwickelt, die für die Anwendung Floatströme hervorragend geeignet ist und hohen Ansprüchen genügt. Das physikalisch-chemische Modell konnte den Überhangeffekt der Anode nachbilden. Positive Floatströme wurden für unterschiedliche Aktivmaterialkombinationen beobachtet: NMC, NCA, LFP, Graphit, Graphit-Silizium und LTO. Es konnte eine grundsätzliche Verbindung der Floatströme zur Alterung, also dem Kapazitätsverlust hergestellt werden, die mit 3-Elektroden-Messungen unterstützt wurden. Es kann zwischen anodischer und kathodischer Alterung unterschieden werden. Während anodische Alterung über SEI bereits gut erforscht ist, ist die kathodische Alterung und die Elektrolytzersetzung noch kaum erforscht. Unter den getesteten Bedingungen sank der Floatstrom bei hohen Temperaturen über mehr als 12 Monate hinweg, wodurch sich Schwierigkeiten ergaben, in jeder Messphase einen stabilen Wert zu identifizieren. Bei drei Zellen löste das CID aus, was sich zuvor durch einen Anstieg des Floatstroms ankündigte. Hintergrund ist wahrscheinlich eine Überladung bei sehr hohen Spannungen. Floatströme ermöglichen verlässliche Alterungsuntersuchungen schon ab 5°C. Durch Variation der Temperatur (Stufen und Rampen) kann die Stabilität der Zelle für verschiedene Ladezustände untersucht werden. Erkenntnisse über zusätzliche Größen der Modellierung wie die Entropie, konnten mit hoher Genauigkeit bestimmt und damit bisherige Annahmen zur Entropie optimiert werden. Durch die Erkenntnisse und die Förderung innerhalb der DFG konnte eine Förderung für eine Nachwuchsforschungsgruppe I-BasE geleitet von Dr. Meinert Lewerenz erfolgreich eingeworben werden. Hier werden die Grundlagen aus diesem Projekt weiter in Richtung Industrialisierung vorangetrieben.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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