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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
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
9.1.2 Zyklenlebensdauer als Funktion der Temperatur
9.2 Kalendarische Lebensdauer
9.3 State of health (SOH)
10. Batteriemanagementsyteme (BMS)
11. Serien- und Parallelschaltung von Zellen
12. Lagerung
Literaturverzeichnis
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FREIES WISSEN NÜTZT
Ein Einblick in die Lithium-Ionen-Technologie
8. Ladung
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