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In-situ-Messungen an Lithium-Ionen-Batterien mit dem adiabatischen Reaktionskalorimeter

Greiner, Benjamin (2012) In-situ-Messungen an Lithium-Ionen-Batterien mit dem adiabatischen Reaktionskalorimeter. Bachelorarbeit, Universität Stuttgart.

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Kurzfassung

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Inbetriebnahme und apparatetechnischen Modifikation eines adiabatischen Reaktionskalorimeters vom Typ Netzsch ARC 254, um es für in-situ-Untersuchungen von Batterien nutzbar zu machen. Hierfür wurden Druckkapseln zur Aufnahme von Rundzellen der Bauart 18650 und 26650 konstruiert sowie ein Halter, der das Zyklisieren dieser Batterien mit höheren Strömen ermöglicht, jedoch ohne einen Druckanstieg während des Experiments zu überwachen. Die für Batterieversuche relevanten Betriebsarten des Kalorimeters wurden funktional überprüft und ein Abgleich mit der vorhergehenden Softwareparametrierung durchgeführt. Die Bedeutung der Parameter in den einzelnen Betriebsarten wurde detailliert beschrieben, so dass die vorliegende Arbeit als Leitfaden für nachfolgende Anwender des Kalorimeters dienen kann. Dies betrifft auch die in regelmäßigem Turnus auszuführende Thermoelementkalibrierung, ohne welche keine zuverlässige Einstellung adiabatischer Versuchsbedingungen möglich ist. Für die Betriebsart HWS (heat-wait-search), welche das für Batterieversuche gebräuchlichste Verfahren darstellt, wurde für das Postprocessing der Messdaten ein Matlab-Skript erstellt. In Anlehnung an die Richtlinie SAND-990497 wurde die thermische Stabilität von drei Batterien der Bauart 18650 mit jeweils verschiedener Zellchemie überprüft. Untersucht wurden eine neue und eine gealterte Batterie mit LiFePO4-Kathode des Herstellers A123 Systems sowie zwei Batterien von Panasonic mit einem Kathodenmaterial auf LiCoO2-Basis, welche jeweils einer schrittweisen Erwärmung in einem HWS-Zyklus unterworfen wurden.

Dokumentart:Hochschulschrift (Bachelorarbeit)
Zusätzliche Informationen:Betreuer am DLR: Dr. Norbert Wagner
Titel:In-situ-Messungen an Lithium-Ionen-Batterien mit dem adiabatischen Reaktionskalorimeter
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-Adresse der Autoren
Greiner, BenjaminTT
Datum:16 August 2012
Seitenanzahl:65
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Lithium-Ionen-Batterie Batteriesicherheit Thermisches durchgehen
Institution:Universität Stuttgart
Abteilung:Institut für Technische Chemie
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Rationelle Energieumwandlung (alt)
HGF - Programmthema:E EV - Energieverfahrenstechnik (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E EV - Energieverfahrenstechnik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Dr.rer.nat. Norbert Wagner
Hinterlegt am:04 Sep 2012 11:35
Letzte Änderung:04 Sep 2012 11:35

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