Identifikation, Modellierung und Maßnahmen zur Verringerung von Alterungseffekten in Li-Ionen Zellen

Über die Nutzungsdauer hinweg verringert sich die Leistungsfähigkeit von Lithium-Ionen Zellen. Diese Degradation wird durch unterschiedliche Alterungsprozesse verursacht und kann in einem abrupten Einbrechen des sogenannten Gesundheitszustands einer Batteriezelle enden und eine gezielte Second-Life Nutzung erschweren. Das Ziel dieser Arbeit ist eine modellbasierte und experimentelle Untersuchung der Alterung einschließlich der Möglichkeit zur Beeinflussung des Alterungsverhaltens über die Ladestrategie und das Anodendesign. Im Modell kann sowohl durch die Ladestrategien als auch die Verwendung von Porositätsprofilen in der Anode mit höherer Porosität am Separator das Alterungsverhalten verbessert und das Einbrechen der Kapazität bei hoher Zyklenzahl deutlich abgeschwächt werden, wobei das Anodendesign im Vergleich einen größeren Effekt aufweist. Auch in Laborversuchen weisen Zellen mit einem zweistufigen Anodenaufbau in verschiedenen Zellformaten (Knopf- und Pouchzellen, Halb- und Vollzellen) eine bessere Zyklenstabilität gegenüber einem herkömmlichen Aufbau auf.