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Numerische Untersuchungen zum Einfluss der Aktivmaterialpartikelmorphologie auf die stofflichen Transportvorgänge in Lithium-Ionen Batterien

Cernak, Susanne

Abstract:
Die leistungsbestimmenden Ladungs- und Stofftransportprozesse in Lithium-Ionen Batterien sind auf der partikulären und subpartikulären Ebene im Mikro- und Nanometerbereich lokalisiert. Diese Prozesse sind experimentell schwer zugänglich, weswegen für die Untersuchung morphologischer Einflüsse auf die Leistungsfähigkeit von positiven Lithium-Ionen Batteriehalbzellen in dieser Arbeit ein dreidimensional ortsaufgelöstes, elektrochemisches Modell Anwendung findet.
Ein Modellvergleich mit einem homogenisierten Newman-Modell dient der Verifikation des verwendeten ortsaufgelösten elektrochemischen Modells, was die Anwendbarkeit des Modells auf weiterführende Fragestellungen erlaubt.
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Abstract (englisch):
The performance-determining charge and species transport processes in lithium-ion batteries are localized on the particulate and sub-particulate level on the micro- and nanometer range. These processes are difficult to access experimentally. Therefore, a three-dimensional, spatially resolved electrochemical model is used to investigate the influence of the morphology of active material particles on the performance of positive lithium-ion battery half-cells.
A model comparison with a homogenized Newman model serves to verify the spatially resolved electrochemical model, which allows the utilization of the model on further research questions.
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Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000129036
Veröffentlicht am 28.01.2021
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik (MVM)
Publikationstyp Hochschulschrift
Publikationsdatum 28.01.2021
Sprache Deutsch
Identifikator KITopen-ID: 1000129036
Verlag Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Umfang IX, 150 S.
Art der Arbeit Dissertation
Fakultät Fakultät für Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik (CIW)
Institut Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik (MVM)
Prüfungsdatum 22.01.2021
Referent/Betreuer Prof. H. Nirschl
Projektinformation GRK 2218/1 - SiMET (DFG, DFG KOORD, GRK 2218/1)
Schlagwörter Lithium-Ionen Batterie, Ortsaufgelöste Simulation, Numerische Untersuchungen, Aktivmaterialpartikelmorphologie, Partikelrauigkeit, Partikelporosität, Stoffliche Transportvorgänge, Leistungsfähigkeit
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