Inhalt

• 1. Allgemeines
  • 1.1 Primäre Batteriesysteme
  • 1.2 Sekundäre Batteriesysteme
  • 1.3 Elektrotechnisches Vokabular
  • 1.4 Zelle
  • 1.5 Batterie
  • 1.6 Anode und Kathode
  • 1.7 Lithium
    • 1.7.1 Vorkommen
    • 1.7.2 Gewinnung
  • 1.8 Lithium-Ionen
  • 1.9 Elektroden
  • 1.10 Systemspannung (Nennspannung)
  • 1.11 Historie der Li-Sekundärsysteme
• 2. Funktionsweise von Lithium-Ionen-Batterien
  • 2.1 Chemische Reaktionen
  • 2.2 Nennspannungen der Kathoden- und Anodenmaterialkombination
  • 2.3 Kathodenmaterialien
    • 2.3.1 Lithium-Kobaltdioxid (LiCoO2)
    • 2.3.2 Lithium-Nickeldioxid (LiNiO2)
    • 2.3.3 Metaloxid-Stoffsysteme
      • 2.3.3.1 NMC-Stoffsysteme (Li(NixCoyMnz)O2)
      • 2.3.3.2 NCA-Stoffsysteme (Li(NixCoyAlz)O2)
    • 2.3.4 Manganspinell (LiMn2O4)
    • 2.3.5 Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4)
    • 2.3.6 Vor- und Nachteildiskussion
  • 2.4 Anodenmaterialien
    • 2.4.1 Lithium-Metall
    • 2.4.2 Sauerstoff (Lithium/Luft)
    • 2.4.3 Carbon/Graphit
    • 2.4.4 Legierungsbildende Anodenmaterialien (Si und SnO)
    • 2.4.5 Lithium-Titanat
    • 2.4.6 Vor- und Nachteilsdiskussion
  • 2.5 Die Kombination von Kathode und Anode
  • 2.6 Beladung der Elektroden
  • 2.7 Lebensdauerende
  • 2.8 Wärmeentstehung und Wärmeabgabe
  • 2.9 Thermal Runaway
• 3. Konstruktion
  • 3.1 Kathode
  • 3.2 Anode
  • 3.3 Separatoren
  • 3.4 Elektrolyte
• 4. Sicherheit
  • 4.1 Eigensicherheit von Zellen
  • 4.2 Einhaltung der Betriebsparameter
  • 4.3 Sonstige Parameter
  • 4.4 Testmatrix UN 38.3, IEC 62133 und IEC 62619
• 5. Bauformen
  • 5.1 Zylindrische Zellen
  • 5.2 Primatische Zellen
  • 5.3 „Pouched“ Zellen
• 6. Herstellung und Prozessabläufe
  • 6.1 Herstellung von Kathode und Anode
  • 6.2 Wickeln und Stapeln der Elektrodenfolien
    • 6.2.1 Wickeln der Elektroden
    • 6.2.2 Stapeln der Elektroden
  • 6.3 Einbringung in das Gehäuse
  • 6.4 Füllen mit Elektrolyt
  • 6.4 Formation – „Initial Charging“
  • 6.5 Fertigstellung – „finishing“
• 7. Entladung
  • 7.1 Entladeraten
  • 7.2 Maximale Entladeströme
  • 7.3 Innenwiderstand und Ortskurve
  • 7.4 Spannungssack (Coup de Fouét)
  • 7.5 Temperaturbereich der Entladung
• 8. Ladung
  • 8.1 IUa-Kennlinie – „CC-CV-off“
  • 8.2 Balancierung
  • 8.3 Ladezeiten
  • 8.4 Ladespannungen
  • 8.5 Überladespannung
  • 8.6 Ladestrom
  • 8.7 Temperaturbereich der Ladung
  • 8.8 Wirkungsgrad
• 9. Lebensdauer
• 9.1 Zyklenlebensdauer
• 9.2 Kalendarische Lebensdauer
• 9.3 State of health (SOH)
• 10. Batteriemanagementsyteme (BMS)
• 10.1 Betriebsfenster
• 10.2 Balancing
• 10.2.1 Passives Balancing
• 10.2.2 Aktives Balancing
• 11. Serien- und Parallelschaltung von Zellen
• 12. Normung
• 13. Lagerung
• 14. Transport
• 15. Literaturverzeichnis
• Beiträge