sbme espeich

Joulsche Wärme am Ohmschen widerstand und durch Polarisationsübersapannung

Wärme bei innerer Gasrekomnination

Vollständige Aufladung der Batterie
• Angleichung unterschiedlicher Zellzustände
• Minimierung von Alterungseffekten
• Aufhebung reversibler Effekte („Memory Effect“)

Normal 10-30H

SChnell  1-5h

Sschnellst  <1h

Die Zyklenlebensdauer ist als die Zahl der Zyklen definiert,
bis zu der die Batterie in der Lage ist 80% ihrer Nennkapazität abzugeben.
Normalerweise bei 80% Entladetiefe.

• Abblättern Graphitlage
• Solvatisiertes Li+
• Änderung und WAchstum der SEI
• Zersetzen Anlagern der SEI
• Risse in Binder und der SEI
• Kontaktverlust
• Lithium Plating

Innenwiderstandserhöhung

Passivierung und SEI-Film Bildung besonders auf neg. Elektrode

• Verstärkt durch hohe Temperaturen in/an der Zelle und hohe Ströme (bei
nicht dafür ausgelegten Zellen)

• Temperatur >50° verstärktes Wachsen der Deckschicht durch Zersetzung
des Elektrolyten

Zersetzung Elektrolyt und Leitsalz
Austrocknen der Zelle
Hohe Zellspannungen beschleunigen Zersetzung

Elektroden

• Änderung der Morphologie
• Reduzierung aktiver Elektrodenoberfläche
• Bindemittelabbau

Elektrolyt

• Leitsalzabbau
• Elektrolytverunreinigung
SEI-Schicht •

Kathoden Elektrolyt-Schichtwachstum (SEI)

Stromkollektor

• Anoden Metal-(Kupfer)-Korrosion & Kupferdendritbildung

Separator

• Separatorabrieb
• Verminderung der Porosität (Separator)

Auf Aktivmaterial bildet sich eine Leitfähige Schutzschicht die Auflösung des
Aktivmaterials behindert
Hohe Zyklenlebensdauer
Widerstandsanstieg durch Wachsen von Deckschichten wie z.B. SEI Film bewirkt
steigenden Innenwiderstand
Solid Electrolyte Interface SEI-Film führt zu irreversibler Selbstentladung
SEI-Film ist abhängig von Additiven im Elektrolyten
Energiemanagement

Phase I: Formierphase, bis etwa 50 Zyklen
• Phase II: Stabile Entladephase, Zyklus 50-450
• Phase II: Alterung der Zelle, Zyklus 450-800

sKript

Reihenschaltung Erhöhung der Gesamtspannung
• Parallelschaltung Erhöhung der Kapazität

Batteriemanagement (BMS)

• Messung von batterie- bzw.zellspezifischen Parametern
• Bestimmung und Überwachung sicherheits- und funktionsrelevanter Zellzustände
• Kommunikation mit übergeordnetem Fahrzeugenergiemanagement

Warum sind Batteriemanagementsysteme (BMS) nötig?
• Sicheres Zusammenschaltung mehrerer Zellen zu Akkupacks
• Fertigungsunterschiede zwischen den Zellen können Abweichungen innerhalb eines
Akkupacks verursachen -> Überwachung notwendig
• Betrieb der Speicher/Zellen innerhalb ihrer Spezifikationen -> nur so ist eine
ausreichende Leistungsfähigkeit und Lebensdauer gewährleistet

Kapazität
• Spannungsbereich
• Innenwiderstand
• Stromabgabefähigkeit
• Temperaturverhalten

auf das Gewicht bzw. Volumen bezogene Menge an elektrischer Energie,
die pro Zeiteinheit entnommen werden kann
• Entscheidend für die maximale Leistungsbereitschaft oder –aufnahme
• Je höher, desto größer ist die maximale Stromabgabe/-aufnahme
• im Fahrzeugbereich vor allem wichtig bei Start/Stopp-Systemen sowie den
typischen Beschleunigungs- und Rekuperationsvorgängen bei Hybrid-
Fahrzeugen

SChwungrad

Supercondensator

Druckspeicher

Elektrochemisch( Batterie

Bleisäure

NiCd  NiMh

Li-Ionen

Mild-Hybrid-PKW keine elektrische Reichweite 0,5 bis 1 kWh / < 20 kW
Full-Hybrid-PKW kurze elektr. Reichweite 1 bis 3 kWh / 25 bis 50 kW
Elektrofahrzeug > 150 km > 20 kWh / > 40 kW
Hybridbus begrenzte elektrische Reichweite > 10 kWh / > 80 kW

Interne SPeicher

Primärzelle (einmal entladen)

SEkundärzelle wiederaufladbar

Externe

Brennstoffzelle

REdox-FLow BAtterie

R1 Übergangswiderstand zwischen den Elektroden und dem Elektrolyt (Polarisationswiderstand)
R2…Widerstand, den die Elektroden (Platten mit Separatoren) dem Elektronenstrom entgegensetzen, sowie
R3  Widerstand, den der Elektrolyt dem Ionenstrom bietet
R4  Widerstand der Zellenverbinder bei einer Reihenschaltung mit mehreren Zellen

Blei NiCd und Li-Ion

2,0   1,2         3,7

Nutzbarer Energieinhalt einer Batterie ergibt sich aus dem Produkt aus
Nennspannung Un und Nennkapazität Cn
E=U*C

Entladestromstärke (Peukert-Gleichung)
• Dichte und Temperatur des Elektrolyten
• Zeitlichem Verlauf der Entladung
• Alterungsgrad der Batterie
• Grad der Säureschichtung der Batterie (nur Pb)

State of Charge SOC Ladezustand der Zelle bezogen auf die Nennkapazität

Depth of Discharge DOD  relative Entladetiefe: DOD= 1 - SOC

State of Health SOH  Gesundheitszustand der Zelle  = Cm/CN

SOF  Fähigkeit z.b. Kaltstart

Norm= Zum Vergleich von Zellen und Batterie unterschiedlicher Kapazität werden
Lade- und Entladestrom bezogen auf die Kapazität angegeben

stündigkeit= Mit einem zehnstündigen Strom ) kann eine vollgeladene Batterie in
t = 10ℎ unter Nenntemperatur entladen werden