Fraunhofer-Gesellschaft

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Kathoden‐ und Elektrolytkonzepte für die Lithium‐Schwefel‐Batterie

 
: Thieme, Sören
: Kaskel, Stefan; Beyer, Eckhard

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Dresden, 2016, V, 259 S.
Dresden, TU, Diss., 2016
 
Deutsch
Dissertation
Fraunhofer IWS ()
Lithiumbatterie; Nanokomposit

[]
I Einleitung und Motivation: 1 Innovative Batterietechnologien für eine bessere Zukunft // 1.1 Batterietechnologien für Elektrolytfahrzeuge // 1.2 Batterietechnologien für stationäre Speicher // 2 Post-Lithium-Zellchemie und Zukunftspotenzial // 3 Ziele der vorliegenden Arbeit // II Theorie und Systemgrundlage: 1 Die Batterie // 1.1 Funktionsprinzip der Batterie // 1.2 Batteriekomponenten im Überblick // 1.3 Thermodynamische Hintergründe // 2 Batteriekenngrößen // 2.1 Klemmspannung und Überspannungseffekte // 2.2 Kapazität und Aktivmaterialausnutzung // 2.3 Energieinhalt und nutzbare Energie // 2.4 C-Rate // 2.5 Entladekennlinie // 2.6 Ladekennlinie // 2.7 Coulomb-Effizienz und Energieeffizienz // 2.8 Leistung // 2.9 Zyklenfestigkeit und Lagerstabilität // 3 Lithium-Schwefel-Batterie // 3.1 Reaktionsmechanismus // 3.2 Herausforderungen // 3.3 Lithiumanode // 3.4 Lithiumanode/ Elektrolyt-Grenzfläche // 3.5 Separator // 3.6 Elektrolytsysteme // 3.7 Poröse Kohlenstoffe als Leitfähigkeitsadditiv in Elektroden // 3.8 Kohlenstoff/ Schwefel-Kompositkathode // III Experimenteller Teil: 1 Probenpräparation // 1.1 Verwendete Kohlenstoffmaterialien // 1.2 Herstellung von Kohlenstoff/ Schwefel-Komposit // 1.3 Lösungsmittelfreie Elektrodenpräparation // 1.4 Elektrodenpräparation auf Basis von Schlicken // 1.5 Elektrolytsystem // 2 Charakterisierungsmethoden // 2.1 Strukturuntersuchungen an Kompositpulvern und Elektroden // 2.2 Elektrochemische Charakterisierung von Elektroden // IV Ergebnisse und Diskussion: 1 Einfluss von Kathodenparametern auf den Energieinhalt der Zelle // 1.1 Einführung // 1.2 Beschreibung der Abhängigkeit // 2 Untersuchungen zum thermisch unterstützten Walzpressverfahren // 2.1 Einführung // 2.2 Charakterisierung der Kathodenmorphologie // 2.3 Bewertung der elektrochemischen Eigenschaften // 2.4 Fazit zum Trockenprozess // 3 Untersuchungen zum Elektrolytsystem // 3.1 Einführung // 3.2 Spannungsfenster für Zellen mit Ether-basiertem Elektrolyt // 3.3 Charakterisierung von Zellen mit Sulfolan-basiertem Elektrolyt // 4 Analyse poröser Kohlenstoffe als Gerüststruktur // 4.1 Einführung // 4.2 Mikroporöse Kohlenstoffe // 4.3 Porensysteme mit Mesoporen oder Makrporen // 4.4 Multimodal hierarchisches Prensystem // 5 Ruß mit multimodalem Porensystem // 5.1 Einführung // 5.2 Hybridkonzept zur Reduktion des Elektrolytanteils // V Zusammenfassung und Ausblick