Lithium-Ionen-Batterietechnik

Ein Einblick in die Lithium-Ionen-Batterietechnik

9.3 State of health (SOH)

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https://www.mpoweruk.com/soh.htm

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  • Verknappung bei Lithium-Ionen-Zellen in 2021
  • Nickelanteil wird wohl erhöht

Inhaltsverzeichnis

  • 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 Metalloxid-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 Wärmeeffekte
      • 2.8.1 Allgemeines
      • 2.8.2 Wärmekapazität und Erwärmung
      • 2.8.3 Wärmeabgabe (Abkühlung)
    • 2.9 Thermal Runaway
      • 2.9.1 „Thermal Runaway“ bei nicht mangelbehaften Zellen
      • 2.9.2 „Thermal Runaway“ bei mangelbehaften Zellen
  • 3. Konstruktion
    • 3.1 Kathode
    • 3.2 Anode
    • 3.3 Separatoren
    • 3.4 Elektrolyte
  • 4. Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien
    • 4.1 Eigensicherheit von Lithium-Ionen-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
    • 6.5 Formation – „Initial Charging“
    • 6.6 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

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