Entwicklung von Tieftemperatur-Ladeverhalten für Lithium-Ionen-Akkumulatoren

Abstract

Das Laden von Lithium-Ionen-Zellen führt bei Temperaturen unter 0 °C zu erheblichen Einbußen bezüglich des Leistungsverhaltens und der Kapazität. Besonders betroffen von dieser Problematik sind Anwendungen, die den Umwelteinflüssen ausgesetzt sind, wie z.B. Akkuwerkzeuge. In dieser Arbeit werden zwei Verfahren entwickelt, die die Ladung von Lithium-Ionen-Zellen bei Tieftemperaturen ermöglichen. Zum einen wird, anhand von Einzelzellen, ein Ladeverfahren entwickelt, welche die Zellen mittels hochfrequenten Lade und Entladepulsen vorheizt und somit eine anschließende Ladung der Zellen erlaubt. Dieses Verfahren wird auf einen STIHL Akkupack übertragen. Anhand von Kapazitätsmessungen und einer genauen Untersuchung der Alterungsmechanismen zeigt sich, dass sich das Laden mit dem entwickeltem Tieftemperatur-Verfahren negativ auf die Lebensdauer der Zellen auswirkt. Des Weiteren wird eine alternative Erwärmung des Akkupacks über einen dafür aufgebauten Heizlader beschrieben. Dieser heizt den Akkupack mit externen Heizelementen vor, bis sich die Zellen innerhalb der vom Hersteller vorgeschriebenen Ladebedingungen bewegt.