Lithiumionenbatterien (LIB) spielen sowohl in der Elektrifizierung der Mobilität als auch bei stationären Energiespeichersystemen der Zukunft eine Schlüsselrolle. Elektrochemische Modelle sind eine bewährte Methode, um die Performance von Lithiumionen-Zellen zu beschreiben. Das Modell beschreibt das Zellenverhalten mit fundamentalen Bilanzgleichungen für Masse und Ladung und berücksichtigt dabei Transportprozesse im Elektrolyten und der Elektrodenstruktur. Zusammengefasst wird hierfür ein Pseudo-2D-Ansatz (P2D) verwendet. Einer der wichtigsten Aspekte von elektrochemischen Modellen ist deren Parametrierung. Sie hat einen enormen Einfluss auf die Vorhersagegüte der Zellen-Performance in Betriebsbereichen, die zuvor nicht vermessen wurden, und ist daher essenziell für die Akzeptanz des ganzen P2D-Ansatzes. Im Rahmen des Vortrags wird ein sequenzieller Parametrierungsprozess diskutiert, in welchem konkrete Messgrößen mit den relevanten Modellparametern verknüpft werden. Daten werden aus Schlüsselexperimenten, die in der Zeit- und Frequenzdomäne analysiert werden, extrahiert und miteinander kombiniert. Damit kann gewährleistet werden, dass in jedem Prozessschritt nur die Mindestmenge an Daten verwendet wird. Der Parametrierungsprozess wird anhand von ausgewählten Zellen- und Elektroden-Beispielen diskutiert, welche dem aktuellen Stand der Technik entsprechen.

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Effiziente Parametrierung von elektrochemischen LIB-Modellen

  • Christoph Lechner,
  • Susanne Kutschi,
  • Johann C. Wurzenberger

摘要

Lithiumionenbatterien (LIB) spielen sowohl in der Elektrifizierung der Mobilität als auch bei stationären Energiespeichersystemen der Zukunft eine Schlüsselrolle. Elektrochemische Modelle sind eine bewährte Methode, um die Performance von Lithiumionen-Zellen zu beschreiben. Das Modell beschreibt das Zellenverhalten mit fundamentalen Bilanzgleichungen für Masse und Ladung und berücksichtigt dabei Transportprozesse im Elektrolyten und der Elektrodenstruktur. Zusammengefasst wird hierfür ein Pseudo-2D-Ansatz (P2D) verwendet. Einer der wichtigsten Aspekte von elektrochemischen Modellen ist deren Parametrierung. Sie hat einen enormen Einfluss auf die Vorhersagegüte der Zellen-Performance in Betriebsbereichen, die zuvor nicht vermessen wurden, und ist daher essenziell für die Akzeptanz des ganzen P2D-Ansatzes. Im Rahmen des Vortrags wird ein sequenzieller Parametrierungsprozess diskutiert, in welchem konkrete Messgrößen mit den relevanten Modellparametern verknüpft werden. Daten werden aus Schlüsselexperimenten, die in der Zeit- und Frequenzdomäne analysiert werden, extrahiert und miteinander kombiniert. Damit kann gewährleistet werden, dass in jedem Prozessschritt nur die Mindestmenge an Daten verwendet wird. Der Parametrierungsprozess wird anhand von ausgewählten Zellen- und Elektroden-Beispielen diskutiert, welche dem aktuellen Stand der Technik entsprechen.