Kenngrößenbasierte Analyse der Eigenschaften von Lithium-Ionen Batteriezellen entlang des Lebenszyklus

Der zunehmende Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien in der Elektromobilität und der Speicherung von erneuerbaren Energien stellt vielfältige Anforderung an die Eigenschaften der Batterien. Zur Beurteilung, ob die Batterien in der Lage sind die gestellten Anforderungen zu erfüllen, sind umfassende Kenntnisse über die Zelleigenschaften notwendig. Mit Hilfe von Charakterisierungsmethoden, aus deren Messdaten Kenngrößen abgeleitet werden, werden Informationen gewonnen, die Rückschlüssen auf die Zelleigenschaften ermöglichen.
Die vorliegende Arbeit mit dem Titel „Kenngrößenbasierte Analyse der Eigenschaften von Lithium-Ionen Batteriezellen entlang des Lebenszyklus“ befasst sich in diesem Themenkomplex mit zwei Fragestellungen. Zum einen werden aus den verfügbaren Messdaten entlang des Lebenszyklus Kenngrößen abgeleitet. Mittels Datenanalyse werden aus der Vielzahl möglicher Kenngrößen, diejenigen mit besonders hoher Aussagekraft identifiziert. Als Interpretationshilfe für die Kenngrößenausprägungen wird der Wissensstand über die Wirkzusammenhänge der identifizierten Kenngrößen mit den Zelleigenschaften in einem Erklärungsmodell zusammengefasst. Zum anderen werden diese sogenannten Indikatoren anhand von Testfällen validiert. Bei den Testfällen handelt es sich um Zellchargen, die mit gleichen und variierten Produktionsparameter gefertigt wurden. Die Chargen werden mit dem Ziel analysiert, ob und welche spezifischen Konstellationen sich in den Ausprägungen der Indikatoren ergeben.
Als Ergebnis der Analyse werden zwei Kenngrößenbereiche definiert, die sich auf die beiden Zelleigenschaften Zellspannung und Zellkapazität beziehen. Pro Bereich wird ein Kenngrößenset festgelegt, welches sowohl spezifische Indikatoren für den Beginn des Lebenszyklus als auch Indikatoren für die State of Health Bestimmung beinhaltet.