Electrochemical impedance spectroscopy on lead-acid cells during aging

Kwiecien, Monika; Sauer, Dirk Uwe (Thesis advisor); Kowal, Julia (Thesis advisor)

Aachen : ISEA (2019)
Buch, Doktorarbeit

In: Aachener Beiträge des ISEA 132
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (xii, 138 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2019

Kurzfassung

Die Diagnose der Alterung von Bleibatterien ist ein wichtiges Thema für Anwendungen im Automobil- und Stationärbereich. Blei-Säure-Batterien, insbesondere als Starterbatterien, sind nach wie vor die mit Abstand am weitesten verbreitete Batterietechnologie. Die Impedanz der Batterie ist ein leicht zu bestimmender Parameter, aber in der Vergangenheit wurden keine eindeutigen Abhängigkeiten zwischen Impedanzänderung und Alterung festgestellt. In dieser Arbeit wurde die elektrochemische Impedanzspektroskopie an Blei-Säure-Testzellen im Hinblick auf die Alterungsschätzung und die Bestimmung von Parametern elektrochemischer Prozesse angewendet. An den Testzellen wurde zum einen Korrosion und zum anderen die Ansammlung des Entladungsproduktes an der Oberfläche der negativen Elektrode (Sulfatierung) forciert. Die Ergebnisse zeigen charakteristische Veränderungen der Spektren, die mit Kapazitätsmessungen und chemischen Analysen korrelierten. Damit können Aussagen über den Alterungszustand der Batterie mit Hilfe der Impedanz gemacht werden, wenn die Impedanz bei mehreren Frequenzen und unter vergleichbaren Bedingungen gemessen wird. Darüber hinaus wurden charakteristische Veränderungen der Impedanz für die untersuchten Alterungsprozesse gefunden, die in Diagnoseverfahren berücksichtigt werden können, um nicht nur den Alterungszustand, sondern auch den dominanten Alterungsprozess zu erfassen.

Einrichtungen

• Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik [618310]
• Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe [614500]