Batterie-Kalorimetrie an Li-Ionen-Zellen für verbesserte Batterie- und Thermomanagementsysteme

In unterschiedlichen Forschungsprojekten sowie in Industriekooperationen werden am IAM-AWP seit 2008 verschiedene Fragestellungen zu elektrochemischen Energiespeichern und insbesondere Lithium-Ionen-Batterien (LIB) bearbeitet. Diese Arbeiten haben inzwischen auch international hohe Sichtbarkeit erlangt, was durch Veröffentlichungen in angesehenen internationalen Fachzeitschriften und zahlreiche eingeladene Vorträge belegbar ist. Ein wichtiger Schwerpunkt dieser Arbeiten ist die thermische und thermodynamische Charakterisierung und Modellierung von Werkstoffsystemen, elektrochemischen Zellen und Batterien. Mit sechs adiabatischen Accelerating Rate-Kalorimetern (ARC) in verschiedenen Größen kombiniert mit Zyklierern betreibt das IAM-AWP inzwischen neben den Sandia Labs das weltweit zweitgrößte Batteriekalorimeter-Center, das die Auswertung von thermodynamischen und thermischen Daten auf Material-, Zell- und Packebene ermöglicht. Diese vielseitigen Batteriekalorimeter erlauben es, die während des Zyklierens an den Elektroden auftretenden Wärmequellen zu identifizieren und Sicherheitstests bis zum Thermal Runaway durchzuführen (Überladung, interner/externer Kurzschluss, Nageltest). ... mehrDie Infrastruktur und die Expertise im Batteriekalorimeter-Center sind mittlerweile gut etabliert und werden z.B. von der Automobilindustrie immer mehr angefordert. Im einzelnen werden im Vortrag folgende Punkte behandelt:
- Kombinierte elektrochemisch-thermische Charakterisierungstechniken für Zellen
- Einfluss von Alterungsphänomenen auf verschiedene Arten der Wärmeerzeugung
- Verwendung von thermischen und thermodynamischen Daten in Batteriemanagementsystemen
- Ideen zur frühzeitigen Vorhersage des thermischen Durchgehens (Thermal Runaway)