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ISSN 2192-9963
In der vorliegenden Arbeit werden Lithium-Ionen-Batterien numerisch untersucht. Der Einfluss des Kalandrierens einer Elektrode auf die mechanisch induzierten Änderungen in der Mikrostruktur und die resultierende Performance einer Zelle sind dabei im Fokus. Der Einfluss variierender Partikelformen sowie plastischer Materialeigenschaften wird analysiert. Entscheidend hierbei ist die Bestimmung der effektiven Transporteigenschaften, die die Performance einer Batterie maßgeblich beinflussen.
In the present work, lithium-ion battery cathodes and battery half-cells are numerically investigated. Of main interest is the influence of the calendering of an electrode during its manufacture on the mechanically induced changes in the microstructure and the resulting performance characteristics of a cell. In particular, the influence of varying particle shape and plastic material properties is considered.
Umfang: IX, 260 S.
Preis: 49.00 €
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Die Qualität und Leistungsfähigkeit von Bauteilen wird wesentlich von der Ausführung der beteiligten Fertigungsprozesse bestimmt. Das Prozessergebnis hängt -- neben dem Anfangszustand des Bauteils und des Prozesses -- von dem Prozessverlauf ab. Bei vielen Fertigungsprozessen kann der Prozessverlauf durch zeitlich veränderliche Stellgrößen maßgeblich bestimmt werden.
Diese Arbeit behandelt Methoden zur Optimierung dieser zeitveränderlichen Größen unter schwankenden Prozessbedingungen.
Umfang: X, 192 S.
Preis: 43.00 €
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In dieser Arbeit wird die Herstellung einer dünnen Schicht aus Lithium-Lanthan-Titanat durch Foliengießen zur Anwendung in einer Lithium-Ionen-Festkörperbatterie beschrieben. Der Einfluss der Zusammensetzung des Schlickers auf seine Fließeigenschaften wird untersucht. Die hergestellten Schichten werden sowohl einzeln als auch in Verbindung mit einer Composite-Anode aus Lithium-Titanat charakterisiert Ihre Eignung für die Anwendung in einer Festkörperbatterie wird demonstriert.
In this work the production of a thin film of lithium lanthanum titanate by tape casting for use in a lithium ion solid state battery is described. The influence of the composition of the slip on its flow properties is investigated. The layers produced are characterized both individually and in connection with a composite anode made of lithium titanate. Their suitability for use in a solid-state battery is demonstrated.
Umfang: XVII, 133 S.
Preis: 41.00 €
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In dieser Arbeit wird der Stackbetrieb von Festoxidzellen (engl. Solid Oxide Cells, SOCs) mit Hilfe eines Simulationsmodells analysiert. Hierfür werden sämtliche gekoppelten physikalischen und chemischen Teilprozesse innerhalb einer zweidimensionalen Geometrie einer einzelnen Stackebene abgebildet. Nach der Parametrierung mit experimentellen Daten und einer umfangreichen Validierung, wird das Modell auf drei Fragestellungen der SOC-Technologie angewendet.
In this work, the stack operation of solid oxide cells (SOCs) is analyzed by a simulation model. For this purpose, all coupled physical and chemical sub-processes are represented within a two-dimensional geometry of a single stack level. After parameterization with experimental data and extensive validation, the model is applied to three research issues in SOC technology.
Umfang: XVIII, 166 S.
Preis: 51.00 €
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Die Hochtemperatur-Brennstoffzelle (SOFC) als Strom- und Wärmeproduzent der Zukunft stellt eine wichtige Schlüsseltechnologie für eine klimafreundliche Energieversorgung dar. Vorrangige Entwicklungsziele sind die Verbesserung der Lebensdauer und die Verringerung der Kosten der SOFC-Komponenten. In dieser Arbeit werden mikrostrukturelle Veränderungen, die während der Zellherstellung und im Betrieb (Alterungsverlauf) auftreten, durch den Einsatz mehrskaliger Untersuchungsmethoden identifiziert.
The solid oxide fuel cell (SOFC) as electricity and heat producer of the future represents a key technology in the context of a climate-friendly energy supply. Research focuses on the improvement of the lifetime and cost reduction of the SOFC components. In this work, microstructural changes that occur during cell production and operation (aging process) are identified by multiscale examination methods.
Umfang: XI, 209 S.
Preis: 59.00 €
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In der Ingenieursarbeit ist die Optimierung der Mikrostruktur eines Werkstoffs, von mechanisch belastete Bauteile und durch- und umströmte Bauteile wichtig. Das Verständnis des Verhaltens von Strömungen in geologischen Strukturen dient der optimale Auslegung von geothermischen Kraftwerken. In dieser Arbeit werden Methoden aus Kontinuumsmechanik, Strömungsmechanik und der Phasenfeldmethode für die Optimierung solcher Prozesse vorgestellt und Beispiele für Optimierungen gezeigt.
In engineering work, the optimization of the microstructure of a material, of mechanically loaded components and of components influencing the flow behaviour is important. Understanding the behavior of flows in geological structures can be used to optimize the design of geothermal power plants. In this thesis, methods from continuum mechanics, fluid mechanics and the phase field method are presented for the optimization of such processes and examples of optimizations are shown.
Umfang: XI, 315 S.
Preis: 52.00 €
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In dieser Arbeit wird das Verhalten einer kommerziellen Pouchzelle sowohl elektrisch als auch post mortem bei Lithium-Plating untersucht. Zur Bestimmung der Betriebsgrenzen für das Schnellladen wird für die untersuchte Zelle ein elektrisches Ersatzschaltbildmodell entworfen, basierend darauf ein optimales Ladeprofil abgeleitet und validiert. Der Einfluss einer mechanischen Kraft auf die ermittelten Betriebsgrenzen wird anschließend über einen dafür entwickelten Messaufbau untersucht.
In this work the behavior of a commercial pouch cell is investigated for lithium plating both electrically and post mortem. In order to determine the operating limits for fast charging an electrical equivalent circuit model is designed for the cell under investigation. Based on this, an optimal charging profile is derived and validated. The impact of a mechanical force on the operating charging limits is subsequently analyzed by a measurement setup developed for this purpose.
Umfang: V, 198 S.
Preis: 50.00 €
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In dieser Arbeit wurden Thermal Grooving Experimente an Anodenmikrostrukturen, Ni-Polykristallen sowie Ni-Bikristallen durchgeführt und die Korngrenzfurchen mittels eines AFM vermessen. Die Ergebnisse liefern erstmals zuverlässige Werte sowie die komplette Anisotropie der relevanten Materialparameter – der relativen Korngrenzenergien und der Oberflächendiffusionskoeffizienten – von Nickel unter realitätsnahen Betriebsbedingungen einer SOFC-Anode.
In this work, thermal grooving experiments were performed on anode microstructures, Ni polycrystals and Ni bicrystals. The grain boundary grooves were measured by means of an AFM. The results provide for the first time reliable values as well as the complete anisotropy of the relevant material parameters - the relative grain boundary energies and the surface diffusion coefficients - of nickel under realistic operating conditions of an SOFC anode.
Umfang: VIII, 133 S.
Preis: 40.00 €
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Als Fügungen für die Festoxidbrennstoffzelle werden Materialien verwendet, die gasdicht, mechanisch stabil und isolierend sind. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass Glaskeramiken als Fügematerial eingesetzt werden können. Es werden lösemittelbasierte und wasserbasierte Suspensionen aus Erdalkali-Silikatglas hergestellt, rheologisch charakterisiert, Schichten mit dem Siebdruckverfahren aufgebracht und anschließend zwischen Stahl- und Keramiksubstraten verlötet.
Solid oxide fuel cells are used to generate electricity from various fuel gases. The sealants between the stack-components should be gas-tight, mechanically stable and insulating. This work shows that glass ceramics can be used as sealant material for fuel cells. Solvent- and water-based suspensions are made from alkaline earth silicate glass and thick layers are produced using the screen-printing process. To demonstrate the applicability, they are soldered between steel and ceramic substrates.
Umfang: X, 201 S.
Preis: 48.00 €
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In dieser Arbeit wird der Einfluss der Kompaktierung von LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2- und Graphit-basierten Elektroden in einem weiten Porositätsbereich vom unverdichteten Zustand bis Porositäten < 20% elektrochemisch bei Stromraten zwischen C/20 und 5C charakterisiert. Aus den ermittelten Kapazitäten werden u.a. gravimetrische und volumetrische Betrachtungen in Ragone-Plots dargestellt und mit den Erkenntnissen der Mikrostrukturanalyse korreliert.
In this work, the influence of compaction of LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 and graphite-based electrodes is characterized electrochemically at current rates between C/20 and 5C in a wide porosity range from uncompacted states to porosities < 20%. From the determined capacitances, gravimetric and volumetric considerations, among others, are presented in Ragone plots and correlated with the microstructural analysis findings.
Umfang: XVI, 266 S.
Preis: 50.00 €
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