ISBN 978-3-8439-1047-7

978-3-8439-1047-7, Reihe Elektrotechnik

Joachim Georg Roth
Impedanzspektroskopie als Verfahren zur Alterungsanalyse von Hochleistungs-Lithium-Ionen-Zellen

184 Seiten, Dissertation Universität Ulm (2013), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Aufgrund der hohen Kosten der Traktionsbatterie in elektrisch oder teilelektrisch angetriebenen Fahrzeugen ist das Erreichen der gesetzten Lebensdauerziele der Batterie von zentraler Bedeutung. Die Untersuchung des Alterungsverhaltens wird in der Entwicklungsphase der Batterie hauptsächlich auf der Zellebene durchgeführt. Für die Implementierung der Betriebsstrategie ist ein gutes Verständnis des Alterungsverhaltens durch Belastungen unterschiedlicher Art notwendig. Zur Zustandsbestimmung der gekapselten Lithium-Ionen-Zellen existieren unterschiedlichste Mess- und Auswertungsmethoden.

In dieser Arbeit wird mit der Impedanzspektroskopie die Aussagekraft der frequenzabhängigen Impedanz, bezüglich Zustandsveränderungen von Lithium-Ionen-Zellen, untersucht. Um Veränderungen systematisch abzubilden, werden die gemessenen Impedanzspektren mit einem elektrischen Ersatzschaltbild modelliert, dessen Parameter mit dem PSO-Algorithmus angepasst werden. Um größtmögliche Transparenz in Hardware, Steuerung, Datenaufzeichnung, Datenauswertung, Modellbildung und Anpassung der Modellparameter zu erreichen, wurde ein eigener Prüfstand entwickelt. Zielsetzung bei der Entwicklung des Prüfstands war eine hohe Präzision zur Darstellung kleinster Zustandsveränderungen bedingt durch Alterung. In drei durchgeführten Alterungsexperimenten werden die Alterungsphasen durch Befundungen zur Zustandsbestimmung wiederholt unterbrochen. Bei der Befundung werden die Saft VL6P Zellen mittels Puls- und Entladetest sowie Impedanzspektroskopie vermessen. Die Messergebnisse der Impedanzspektroskopie werden in Form abgeleiteter Parameter den Messgrößen des Puls- und Entladetests gegenübergestellt, um die Aussagekraft beider Messmethoden zu vergleichen.