In dieser Arbeit stellen wir ein neuartiges mechanistisches Kalenderalterungsmodell für eine kommerzielle Lithium-Ionen-Zelle mit NCA-Kathode und Silizium-Graphit-Anode vor. Das mechanistische Kalenderalterungsmodell ist ein halb-empirisches Alterungsmodell, das auf den Gesundheitszustand der Komponenten und nicht auf die Kapazität parametrisiert ist.

Mechanistisches Kalenderalterungsmodell für Lithium-Ionen-Batterien
Mechanistisches Kalenderalterungsmodell für Lithium-Ionen-Batterien
Die Autoren: Alexander Karger, Julius Schmitt, Cedric Kirst, Jan Singer, Leo Wildfeuer, Andreas Jossen
Höhepunkte
- Das mechanistische Kalenderalterungsmodell ist auf die Komponenten des Gesundheitszustands parametrisiert
- Aus den Degradationsmodi werden drei Komponenten des Gesundheitszustands abgeleitet
- Das Modell ist auf 627 Tage Kalenderalterung bei 27 Lagerungsbedingungen parametrisiert
- Der Einfluss der Kontrolle während der Prüfung wird in einem zweistufigen Verfahren kompensiert
- Check-up-Kompensation erhöht die prognostizierte Lebensdauer um mehr als 150 %.
In dieser Arbeit stellen wir ein neuartiges mechanistisches Kalenderalterungsmodell für eine kommerzielle Lithium-Ionen-Zelle mit NCA-Kathode und Silizium-Graphit-Anode vor. Das mechanistische Kalenderalterungsmodell ist ein semi-empirisches Alterungsmodell, das auf den Gesundheitszustand der Komponenten und nicht auf die Kapazität parametrisiert ist.
Aus den Degradationsmodi, die durch Anpassung der Elektrodenpotenzialkurven bei jeder Kontrollmessung berechnet werden, werden drei Komponenten des Gesundheitszustands abgeleitet. Die für die Modellparametrisierung verwendeten Alterungsdaten umfassen 672 Tage Lagerung bei 27 verschiedenen Kombinationen von Umgebungstemperatur(T amb) und Ladezustand (SOC).
To compensate for the influence of the check-up measurements on cell degradation, the aging data is pre-processed in two steps, considering immediate degradation caused by the check-up cycles and accelerated degradation during subsequent storage. The loss of active anode material is negligible during check-up-compensated calendar aging. For loss of lithium inventory and loss of active cathode material, Tafel and Arrhenius terms are successfully used to model T amb and SOC dependence. The mechanistic calendar aging model predicts the capacity with <1% mean deviation for 7 different storage conditions after 672 days without check-ups. The check-up compensation increases predicted lifetime by >150% for exemplary storage at T amb=60°C and SOC=50%.
Zugriff auf das Papier hier.

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