Aufladbare Batterien

Für die Entwicklung, Herstellung und Anwendung unterschiedlichster Akkumulatoren (kurz: Akkus) spielt die Kenntnis der thermischer Eigenschaften wie Stabilität, Verhalten bei tiefen und hohen Temperaturen, sicherheitsrelevante Aspekte und Lebensdauer eine entscheidende Rolle. Einige Ziele der aktuellen Forschung im Batteriesektor liegen dabei in der Erhöhung der Speicherkapazität, einer Verlängerung der Lebensdauer, möglichst viele Lade- und Entladezyklen ohne Memoryeffekte und einer hohen Dynamik in der Abgabe der gespeicherten elektrischen Energie. Mittels moderner thermoanalytischer und kalorimetrischer Messmethoden ist dabei die Auswahl und Optimierung von Materialien für Anode, Kathode, Elektrolyt und Separator möglich. Die resultierenden Analysenergebnisse können dabei direkt zu einer Verbesserung der Zellen führen, die aus diesen Komponenten aufgebaut sind. Die Hauptkomponenten einer Batterie (Anode, Kathode, Elektrolyt, etc.) tragen alle gemeinsam zur thermischen Stabilität bei. Chemische Wechselwirkungen zwischen den Komponenten können die Performance der Systeme nachhaltig beeinflussen. Sobald einzelne Zellen zu einem Batteriestack kombiniert sind, ist die adiabatische Kalorimetrie die beste Lösung zur Risikoüberprüfung und zur Untersuchung der thermischen Sicherheit von z.B. Lithium-Ionen-Akkus. Spezielle adiabatische Kalorimeter wie die Accelerated Rate Calorimeter (ARC) erlauben dabei die temperaturabhängige Untersuchung vollständiger Systeme unter extremen Testbedingungen: Kurzschluss, Überspannung, Nageltest oder mechanische Zerstörungsprüfung.

Folgende Aspekte gilt es bei der Planung und Entwicklung von neuen Zellen zu berücksichtigen: Prüfen der Rohmaterialien, Zellendesign, Tests unter extremen Anwendungsbedingungen, sowie Recycling-Möglichkeiten.

Analyse von Akkumulatoren im Detail

Mangandioxid — Reduktion
18650 Li ion Cell Test
Heat Output of a GM Pouch Cell
Lithium Cobalt Oxide Cathode — Thermal Stability
Nail Penetration Tests
Anode Compatibility with Different Electrolytes
DSC scan of a Li-ion coin cell
Lithium Ion Cells — Thermal Runaway
Isothermal charging/discharging experiment