Langzeitverhalten

Question 1

Modellierung einer porösen Elektrode nach Bisquert

Answer 1

Kettenleitermodell: Viele Widerstände als ohmsche Verluste im Transportweg (Elektrolyt und Aktivmasse bis Ableiter), dazu Übergangswiderstände an Grenzfläche

Question 2

Wovon hängt der Ionenwiderstand des Elektrolyten ab (Formel)?

Answer 2

Zähler: Elektrodendicke * Tortuosität

Nenner: Ionenleitfähigkeit, Fläche, Porosität

Question 3

Wovon hängt der elektrische Widerstand ab? Größenordnung bei der Anode gegenüber R_ion?

Answer 3

Länge / (Leitfähigkeit * Fläche) etwa 100-1000 mal kleiner, daher vernachlässigbar (Graphit leitet gut)

Question 4

Wovon hängt der Übergangswidertand ζ an der Anode ab?

Answer 4

Reihenschaltung der Impedanzen aus SEI (RQ-Glied), CT (Übergang Elo-Ely; RQ-Element) und Lithiumdiffusion im Aktivmaterial (Warburg)

Question 5

Was sind die Ursachen für welche Alterungserscheinung?

Answer 5

Kapazitätsverlust -> Verringerung der Energie

Vergrößerung des Innenwiderstandes -> Verringerung der Leistung

Question 6

Wovon hängt die Geschwindigkeit von kalendarische und Zyklen-Alterung ab?

Answer 6

Temperatur, Lager-/Betriebsdauer, Belastungsprofil

Question 7

Wie sieht die OCV-Kennlinie einer gealterten gegenüber einer neuen Zelle aus?

Answer 7

Spannung fällt früher gegen Null ab, Kapazität verringert sich. Höhere Überspannungen bei hohen C-Raten

Question 8

Was passiert über die Zeit mit der SEI-Schicht?

Answer 8

Erst Bildung (Formierung), dann Ausdehnung und Wachstum, bei Reaktion mit Wasserspuren entsteht Flusssäure, die die SEI-Schicht aufbrechen lässt -> wächst neu
zusätzlich mech. Ausdehnung durch Li-Einlagerung und Bröselung

Question 9

Was ist ein weiterer Alterungsprozess an der Anode? Woher?

Answer 9

Plating, Ablagerung von Li-Verbindungen, Erhöhung des Innenwiderstandes

Question 10

Was ist das Problem, wenn Zellen bei zu hoher Temp. gelagert werden?

Answer 10

Gasbildung -> Kapazitätsverlust

Question 11

An welcher Elektrode treten mehr Alterungseffekte auf? Woher weiß man das?

Answer 11

Anode, Halbzellenmessung: Anodenpotential steigt nach Alterung früher an (Kapazitätsverlust)

Question 12

Woher kommt die Widerstandserhöhung insgesamt?

Answer 12

-Kontaktwiderstand (Partikel schlechter angebunden)
- SEI
. Ladungstransfer: Strukturänderung der Partikeloberfläche
- Korrosion des Ableiters

Question 13

Welche Alterungseffekte treten an der Kathode auf?

Answer 13

Oxidation des Leitrußes, Cracking, Aktaivmaterial bröckelt ab, Flusssäure greift an, Übergangsmetall scheidet sich ab und lagert sich wieder ein, strukturelle Änderungen, Binderzersetzung zum Leitruß und Kontaktverlust