Batterien - Grundlagen, Systeme, Anwendungen

von: Alexander Börger, Heinz Wenzl

Wiley-VCH, 2022

ISBN: 9783527691425

Sprache: Deutsch

573 Seiten, Download: 14986 KB

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Batterien - Grundlagen, Systeme, Anwendungen

Kapitelübersicht
Kurzinformation
Inhaltsverzeichnis
Leseprobe
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	Cover	1
	Titelseite	5
	Impressum	6
	Vorwort	7
	Inhaltsverzeichnis	11
	Symbolverzeichnis	25
	1 Einführung	29
	1.1 Energieversorgung allgemein	29
	1.2 Elektrochemische und nicht-elektrochemische Energiespeichertechnologien	31
	1.3 Grundlegende Eigenschaften von Batterien, Gemeinsamkeiten und Unterschiede	33
	1.4 Überbrückungszeit	35
	1.5 Vergleich von Batterietechnologien	37
	1.6 Anwendungen und Einordnung von Batterien in Gesamtsysteme	38
	Literatur	40
	Aufgaben	40
	2 Elektrochemische Grundlagen	43
	2.1 Elektrochemische Grundbegriffe	44
	2.1.1 Einige Definitionen	44
	2.1.2 Spannung und Ladungsträgerverteilung	45
	2.1.3 Die spannungsbildenden Reaktionen – Hauptreaktionen	46
	2.1.4 Doppelschichtkondensator und Austauschstromdichte	48
	2.1.5 Faradaysche Zahl	49
	2.1.6 Theoretische spezifische Kapazität von Elektroden oder Zellen	49
	2.2 Elektrochemische Thermodynamik	50
	2.2.1 Energiebilanz und Gleichgewichtsspannung	50
	2.2.2 Konzentrationsabhängigkeit der Gleichgewichtsspannung (Nernst-Spannung)	51
	2.2.3 Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtsspannung	52
	2.2.4 Entropieterm und Wärmetönung – reversible Wärme	52
	2.2.5 Elektrochemische Spannungsreihe	52
	2.2.6 Grenzen thermodynamischer Betrachtungen	53
	2.2.7 Theoretische spezifische Energie	54
	2.2.8 Referenzelektrode	54
	2.3 Elektrochemische Kinetik	55
	2.3.1 Überspannungsarten	55
	2.3.2 Ladungsträgerdurchtrittsspannung	56
	2.3.3 Butler-Volmer-Gleichung	56
	2.3.4 Abhängigkeit der BV-Gleichung von wichtigen Systemparametern	61
	2.3.5 Widerstandsverluste bei der Stromleitung – ohmsche Erwärmung	65
	2.3.6 Auswirkungen der Temperatur	65
	2.3.7 U-I-Kennlinie von elektrochemischen Systemen	68
	2.4 Ersatzschaltbilder	69
	2.4.1 Grundlagen elektrochemischer Ersatzschaltbilder	69
	2.4.2 Grundlegende Ersatzschaltbilder einer Elektrode und einer Zelle	70
	2.4.3 Ersatzschaltbild bei konstantem Strom	72
	2.5 Nebenreaktionen	73
	Literatur	75
	Aufgaben	75
	3 Laden und Entladen von Zellen und Batterien	79
	3.1 Begriffsbestimmungen Kapazität und Innenwiderstand	80
	3.1.1 Kapazität	80
	3.1.2 Innenwiderstand	82
	3.2 Begriffsbestimmung Laden und Entladen von Batterien	82
	3.2.1 Entladen	83
	3.2.2 Laden	83
	3.2.3 Ladefaktor und Wirkungsgrad	86
	3.3 Entladen und Laden von Elektroden einer Zelle	87
	3.3.1 Bedeutung der BV-Gleichung für den Verlauf von Strom und Spannung	87
	3.3.2 Entladen und Laden mit konstantem Strom	89
	3.3.3 Laden mit konstantem Strom	90
	3.3.4 Strom- und Spannungsverlauf von Batterien	92
	3.4 Reihenschaltung von Elektrodenwechselwirkungen von Elektroden aufeinander	93
	3.5 Entladen und Laden von Elektroden in einer Zelle	94
	3.5.1 Bedeutung von Nebenreaktionen bei Reihenschaltung	95
	3.5.2 Entladen von Zellen ohne Nebenreaktionen in Reihenschaltung	96
	3.5.3 Entladen von Zellen mit Nebenreaktionen in Reihenschaltung	97
	3.5.4 Laden von Zellen mit Nebenreaktionen in Reihenschaltung	100
	3.5.5 Laden von Zellen ohne Nebenreaktionen in Reihe	103
	3.6 Auswirkungen eines Kurzschlusses einer Zelle bei Reihenschaltung	104
	3.7 Fehlerpropagation, parallele Batteriestränge und Weiteres	105
	Literatur	105
	Aufgaben	105
	4 Aufbau von Elektroden, Zellen und kompletten Batteriesystemen	109
	4.1 Elektrochemische Anforderungen an die Struktur von Aktivmassen	110
	4.1.1 Allgemeine Anforderungen	110
	4.1.2 Verfügbarkeit von Reaktanten	112
	4.1.3 Ionische und elektronische Leitfähigkeit von Elektroden und Zellen	113
	4.1.4 Mechanische Beanspruchung der Elektroden	114
	4.2 Aufbau von Zellen	115
	4.2.1 Allgemeine Hinweise	115
	4.2.2 Bipolarplattenaufbau	116
	4.2.3 Stapelzellen und gewickelte Zellen	116
	4.3 Kombinierte Ionen- und Elektronenleitfähigkeit der Elektroden	122
	4.4 Zellgehäuse und Batteriesysteme	123
	4.4.1 Allgemeine Anforderungen	123
	4.4.2 Spezifische Energie von Zellen, Modulen und Batteriesystemen	124
	Literatur	125
	Aufgaben	125
	5 Thermische Eigenschaften von Zellen und Batterien	127
	5.1 Inhomogene Wärmekapazität und anisotrope Wärmeleitung	128
	5.2 Wärmequelldichte	129
	5.2.1 Wärmequellen	129
	5.2.2 Widerstandsverluste bei der Stromleitung – ohmsche Erwärmung	130
	5.2.3 Ladungsträgerdurchtritt	131
	5.2.4 Reversible Wärme der Reaktion	132
	5.2.5 Chemische Reaktionen	133
	5.2.6 Vergleich der Wärmeerzeugungsterme	133
	5.3 Wärmeaustausch mit der Umgebung	134
	5.3.1 Wärmeleitung	134
	5.3.2 Konvektion	135
	5.3.3 Strahlung	135
	5.4 Wärmebilanz	135
	5.5 Temperaturauswirkungen	136
	5.6 Bestimmung thermischer Kenngrößen	138
	Literatur	138
	Aufgabe	138
	6 Alterungseigenschaften von Batterien und Zellen	139
	6.1 Klassifikation von Alterungsprozessen	140
	6.2 Lebensdauer	141
	6.2.1 Definition Lebensdauerende	141
	6.2.2 Bestimmung des Lebensdauerendes	144
	6.2.3 Veränderungen der Eigenschaften während der Nutzung	145
	6.3 Grenzen der Lebensdauer	147
	6.3.1 Grundsätzliche Begrenzung der Lebensdauer	147
	6.3.2 Herstellerangaben über die zu erwartende Lebensdauer	147
	6.4 Verfahren zur Lebensdauerprognose	148
	6.4.1 Gewichtete Amperestundendurchsatzverfahren	148
	6.4.2 Ereignisbasierte Lebensdauerprognoseverfahren	149
	6.4.3 Prognose des Kapazitäts- und Innenwiderstandsverlaufs	150
	Literatur	151
	Aufgaben	152
	7 Zustandsbestimmung von Zellen und Batterien	153
	7.1 Motivation	154
	7.2 Ladezustand und Entladetiefe	155
	7.2.1 Strenge Definition des Ladezustands	155
	7.2.2 Hauptreaktionsstrom	156
	7.2.3 Messung des Batteriestroms	157
	7.2.4 Yazami-Theorem	159
	7.2.5 Experimentelle Bestimmung des Ladezustands	159
	7.2.6 Entladetiefe	160
	7.2.7 State of energy	160
	7.3 State of health und state of function	161
	7.3.1 Begriffe	161
	7.3.2 Abgrenzung und Diskussion der Begriffe state of function und state of health	161
	7.3.3 Messung von SoH und SoF	163
	7.4 State of safety	164
	Literatur	164
	Aufgabe	165
	8 Batteriemodelle	167
	8.1 Klassifikation, Einsatz und Grenzen von Modellen	167
	8.1.1 Zum Begriff des Batteriemodells	167
	8.1.2 Nutzung von Modellen	168
	8.1.3 Einsatzgrenzen	169
	8.2 Ersatzschaltbildmodelle	169
	8.2.1 Grundsätzliches	169
	8.2.2 Aufbau von Ersatzschaltbildmodellen	170
	8.2.3 Elektrolytkondensatoreigenschaften einer Batterie	172
	8.2.4 Berücksichtigung von zeitlichen Prozessen, Massentransport und Temperatur	173
	8.2.5 Örtlich aufgelöste Ersatzschaltbildmodelle	173
	8.2.6 Relaxationsprozesse	174
	8.3 Modelle mit ladezustandsunabhängigen Parametern: das Shepherd-Modell	175
	8.4 Modelle mit ladezustandsabhängigen Parametern	177
	8.4.1 Thévenet-Modell	177
	8.4.2 Randles-Modell	177
	8.5 Ablauf von Simulationen	178
	8.6 Vergleich von Modellen	180
	8.7 Modellbildung bei größeren Systemen	180
	Literatur	182
	Aufgaben	182
	9 Parameterbestimmung	183
	9.1 Begriffsbestimmung	183
	9.2 Bestimmung durch physikochemische Methoden	184
	9.2.1 Experimentelle Bestimmung	184
	9.2.2 Kapazitätsbestimmung	186
	9.2.3 Temperatur- und Stromabhängigkeit der Kapazität	186
	9.2.4 Kältekapazität und Kälteprüfstrom	187
	9.2.5 Überbrückungszeiten mit konstanter Leistung	187
	9.3 Ruhespannungskurve	188
	9.4 Innenwiderstandsbestimmung mit Strom- bzw. Spannungspulsen	188
	9.5 Kurzschlussstrom	191
	9.6 Parametrisierung für das Randles-Modell aus Pulsbelastungen (Messung im Zeitbereich)	192
	9.7 Parameterbestimmung durch Messung des Impedanzspektrums (Messung im Frequenzbereich)	192
	9.8 Messung des Wechselstrominnenwiderstands	194
	9.9 Parametrisierung des Randles-Modells über alle Betriebszustände	195
	Literatur	196
	Aufgaben	197
	10 Batterieanalytik	199
	10.1 Methodenüberblick	199
	10.2 Bewertung der Veränderungen elektrischer Kenngrößen	200
	10.3 Elektrochemische Analyseverfahren	201
	10.3.1 Stationäre elektrochemische Analyseverfahren	202
	10.3.2 Quasistationäre elektrochemische Analyseverfahren	202
	10.3.3 Nicht-stationäre Verfahren	204
	10.4 Chemische und spektroskopische Verfahren – Post-mortem-Analyseverfahren	206
	10.4.1 Allgemeines	206
	10.4.2 Chemische Techniken inkl. Trennverfahren und Charakterisierungsverfahren für Oberflächen und Korngrößen	206
	10.4.3 Mikroskopische Techniken	207
	10.4.4 Spektroskopische Techniken	209
	10.4.5 Diffraktometrische Techniken	211
	10.5 In-situ-Analyseverfahren	212
	10.6 Zusammenfassung	213
	Literatur	213
	Aufgaben	214
	11 Übersicht über Batteriesysteme	215
	11.1 Physikochemische Daten und Charakteristika	215
	11.2 Investitions- und Betriebskosten	219
	11.3 Marktstruktur	220
	11.4 Verfügbarkeit von Informationen	220
	11.5 Normungsdichte	221
	Weiterführende Literatur	222
	12 Blei-Säure-Batterien	223
	12.1 Einführung und wirtschaftliche Bedeutung	224
	12.2 Elektrochemie	224
	12.2.1 Übersicht über aktive Komponenten	225
	12.2.2 Übersicht über die wichtigsten Reaktionen an der positiven und negativen Elektrode	226
	12.2.3 Beschreibung der Hauptreaktionen	228
	12.2.4 Überentladereaktionen beim Entladen	229
	12.2.5 Nebenreaktionen der positiven und negativen Elektrode beim Überladen	231
	12.2.6 Nebenreaktionen und Selbstentladung im Ruhezustand	233
	12.2.7 Laden und Entladen von Zellen in Reihe	234
	12.3 Weitere elektrochemische Reaktionen	235
	12.3.1 Batterien mit internem Sauerstoffkreislauf (verschlossene Batterien, VRLA)	236
	12.3.2 Elektrochemie	236
	12.4 Aktivmaterialien	241
	12.4.1 Elektrische Leitfähigkeit der Aktivmassen	242
	12.4.2 Effektive Oberfläche und Mikrostruktur der Aktivmassen	244
	12.4.3 Bleisulfat	245
	12.4.4 Spannungssack zu Beginn der Entladung	246
	12.4.5 Herstellungsverfahren	248
	12.5 Elektrolyt	248
	12.6 Stromkollektoren, Gitter	250
	12.6.1 Korrosionsbeständigkeit	252
	12.6.2 Elektrischer Widerstand	252
	12.6.3 Mechanische Stabilität	253
	12.6.4 Elektrischer Kontakt zwischen Gittern und Aktivmassen	254
	12.7 Herstellungsverfahren und weitere Komponenten zur Herstellung von Zellen oder Blöcken	254
	12.7.1 Herstellung von Stromkollektoren und Elektroden (Platten)	254
	12.7.2 Separator	255
	12.7.3 Herstellung von Plattensätzen	256
	12.7.4 Batteriegehäuse und Deckel	257
	12.7.5 Zellverbinder	258
	12.8 Strominhomogenität	258
	12.9 Säureschichtung	260
	12.10 Auslegung und konstruktive Unterschiede bei verschiedenen Anwendungen	263
	12.10.1 Auslegung von Zellen	263
	12.10.2 Starterbatterien	264
	12.10.3 Traktionsbatterien für Flurförderzeuge und Semitraktionsbatterien	265
	12.10.4 Batterien für stationäre bzw. ortsfeste Anlagen	266
	12.10.5 Eigenschaften	267
	12.10.6 Entladeverhalten und Kapazität	267
	12.10.7 Überwachungsanforderungen beim Entladen	274
	12.11 Leistungsabgabe und Innenwiderstand	274
	12.12 Laden und Ladekennlinien	276
	12.12.1 Grundlegendes zum Laden von Blei-Säure-Batterien	276
	12.12.2 IU-Ladekennlinie	277
	12.12.3 IUoU-Ladekennlinie	279
	12.12.4 Weitere Ladekennlinien	280
	12.12.5 Bewertung der Ladekennlinien	283
	12.12.6 Vollladekriterien	285
	12.13 Alterungseffekte	286
	12.13.1 Übersicht zu Alterungseffekten	286
	12.13.2 Verminderung der Oberfläche der aktiven Massen	288
	12.13.3 Sulfatierung	288
	12.13.4 Premature capacity loss (PLC)	289
	12.13.5 Abschlammen der Aktivmasse	289
	12.13.6 Korrosion des Separators	290
	12.13.7 Austrocknen des Elektrolyts (verschlossene Batterien)	290
	12.13.8 Dendritenbildung	291
	12.13.9 Sauerstoffverzehr und Entstehung von Unterdruck in verschlossenen Batterien	291
	12.14 Korrosion des positiven Gitters, positiven Kopfbleis, negativer Pole und Interzellverbinder	291
	12.14.1 Korrosion des positiven Gitters	291
	12.14.2 Auswirkungen der Gitterkorrosion	293
	12.14.3 Korrosion der positiven Pole und Polbrücken (Kopfblei)	295
	12.14.4 Korrosion der negativen Gitter, Pole und Polbrücken	297
	12.14.5 Explosionsrisiko	298
	12.15 Korrosion der Interzellverbinder	298
	12.16 Betriebsstrategien und konstruktive Auswirkungen für Blei-Säure-Batterien	300
	12.17 Zustandsbestimmung	302
	12.17.1 Ladezustand	302
	12.17.2 Kapazität bzw. State of Health	304
	12.18 Sicherheit	305
	12.18.1 Explosionsrisiko durch Knallgas	305
	12.18.2 Wässrige Schwefelsäure	306
	12.18.3 Umgang mit Blei	307
	12.19 Batterieprobleme	307
	Literatur	308
	Aufgaben	311
	13 Lithium-Ionen-Batterien	315
	13.1 Einführung und wirtschaftliche Bedeutung	316
	13.2 Elektrochemie	316
	13.2.1 Grundprinzip	316
	13.2.2 Übersicht über aktive Komponenten	318
	13.2.3 Übersicht über die wichtigsten Reaktionen an der positiven und negativen Elektrode	319
	13.2.4 Nebenreaktionen	321
	13.2.5 Überlade- und Überentladereaktionen	322
	13.3 Aktivmaterialien	322
	13.3.1 Kathodenmaterialien	322
	13.3.2 Anodenmaterialien	325
	13.3.3 Ionenleitfähigkeit der Aktivmassen	329
	13.4 Elektrolyt	329
	13.4.1 Grundsätzliches	329
	13.4.2 Organische Lösungsmittel	330
	13.4.3 Weitere Bestandteile	331
	13.5 Solid-electrolyte interface (SEI) und die Bedeutung für die Lithium-Ionen-Batterie	333
	13.6 Stromkollektoren	335
	13.7 Produktion von Elektroden	336
	13.8 Separatoren	337
	13.9 Sicherheitsmaßnahmen	338
	13.10 Bauformen von Lithium-Ionen-Batterien	340
	13.10.1 Aufbau von Zellen	340
	13.10.2 Aufbau von Modulen und Batterien	343
	13.11 Auslegung und konstruktive Unterschiede bei verschiedenen Anwendungen	344
	13.11.1 Auslegung von Zellen	344
	13.11.2 Elektrotraktionsbatterien	346
	13.11.3 Starterbatterien	346
	13.11.4 Batterien für stationäre bzw. ortsfeste Anlagen	347
	13.11.5 Consumer-Batterien	348
	13.12 Eigenschaften	349
	13.12.1 Entladeverhalten und Kapazität	349
	13.12.2 Kapazitätsangabe und Kapazitätsmessung	350
	13.12.3 Überwachungsanforderungen	350
	13.13 Innenwiderstandsmessung	351
	13.14 Laden und Ladekennlinien	351
	13.14.1 Ladekennlinien	351
	13.14.2 Vollladung	352
	13.14.3 Festkörperdiffusion beim Entladen und Laden	352
	13.14.4 Laden bei tiefen Temperaturen	353
	13.14.5 Schnellladen	353
	13.15 Alterungseffekte	353
	13.15.1 Alterungseffekte allgemein	353
	13.15.2 Alterung der Kathode	354
	13.15.3 Alterung der Anode	355
	13.15.4 Alterung im Elektrolyt	358
	13.15.5 Korrosion des Separators	359
	13.15.6 Sonstige Alterungseffekte	359
	13.16 Einfluss kalendarischer und zyklischer Alterung und Modellierung	359
	13.16.1 Alterung und die Notwendigkeit ihrer Modellierung	359
	13.16.2 Modellierung und Simulation von Alterung	360
	13.16.3 Quantitative Modellansätze zur Beschreibung von Alterung	363
	13.17 Batteriemanagementsysteme und Batteriebetriebsstrategien	364
	13.17.1 Generelles	364
	13.17.2 Technische Realisierungen von Batteriemanagementsystemen für Lithium-Ionen-Batterien	365
	13.17.3 Balancing	367
	13.17.4 Datenanalyse und Fehlererkennung	368
	13.17.5 Integration von Kühlung und Heizung	369
	13.18 Zustands- und Parameterbestimmung	369
	13.18.1 Ladezustand	369
	13.18.2 Kapazität, Innenwiderstand bzw. State of Health	370
	13.19 Sicherheit	371
	13.19.1 Allgemeine Sicherheitsaspekte	371
	13.19.2 Missbrauchstests	372
	13.20 State of Safety	374
	13.20.1 Generelle Situation	374
	13.20.2 Gefährdungs- und Sicherheitsstufen	374
	13.20.3 Sicherheitsgrenzen	376
	13.20.4 Definitionsversuche	377
	13.21 Interne Kurzschlüsse	378
	13.22 Thermal Runaway und thermische Propagation	379
	13.22.1 Problematik und Feldsituation	379
	13.22.2 Thermal runaway	381
	13.22.3 Thermische Propagation	385
	13.23 Sicherheitsengineering	389
	13.24 Batterieprobleme	390
	Literatur	393
	Aufgaben	395
	14 Andere Batterietechnologien	397
	14.1 Alkalische Nickel-Batterien	398
	14.1.1 Generelles	398
	14.1.2 Physikalisch-chemische Grundlagen	398
	14.1.3 Zellaufbau	400
	14.1.4 Batterieeigenschaften	402
	14.1.5 Alterungsverhalten	402
	14.1.6 Sicherheitsaspekte	404
	14.1.7 Optimaler Betrieb	405
	14.1.8 Ausblick	405
	14.2 Zink-Luft-Batterien	406
	14.2.1 Generelles	406
	14.2.2 Physikalisch-chemische Grundlagen	406
	14.2.3 Zellaufbau	407
	14.2.4 Eigenschaften	407
	14.2.5 Alterungsverhalten	407
	14.2.6 Optimaler Betrieb	408
	14.2.7 Sicherheitseigenschaften	408
	14.2.8 Ausblick	408
	14.3 Redox-Flow-Batterien	408
	14.3.1 Generelles und physikalisch-chemische Grundlagen	408
	14.3.2 Ausblick	409
	14.4 Hochtemperaturbatterien	410
	14.4.1 Generelles	410
	14.4.2 Physikalisch-chemische Grundlagen	410
	14.4.3 Zellaufbau	411
	14.4.4 Eigenschaften	411
	14.4.5 Alterungserscheinungen	411
	14.4.6 Sicherheitseigenschaften	411
	14.4.7 Optimaler Betrieb	411
	14.4.8 Ausblick	412
	14.5 Lithium-Feststoffelektrolyt-Batterien	412
	14.5.1 Generelles	412
	14.5.2 Physikalisch-chemische Grundlagen	413
	14.5.3 Ausblick	413
	14.6 Lithium-Schwefel-Batterien	414
	14.6.1 Generelles	414
	14.6.2 Physikalisch-chemische Grundlagen	415
	14.6.3 Ausblick	415
	14.7 Lithium-Luft-Batterien	416
	14.7.1 Generelles	416
	14.7.2 Physikalisch-chemische Grundlagen	417
	14.7.3 Aktueller Stand	417
	14.8 Natrium-Luft-Batterien	418
	14.8.1 Generelles	418
	14.8.2 Physikalisch-chemische Grundlagen	418
	14.8.3 Ausblick	418
	14.9 Ultrakondensatoren und Hybridbatterien	418
	14.9.1 Generelles	418
	14.9.2 Physikalisch-chemische Grundlagen	419
	14.9.3 Hybride Batteriekonzepte	420
	Literatur	420
	Aufgaben	421
	15 Übersicht über Anwendungen	423
	15.1 Allgemeine Bemerkungen	424
	15.2 Leistungsverlauf	425
	15.2.1 Gleichzeitige Verbindung von Batterien mit Ladegerät und Lasten	425
	15.2.2 Zeitlich getrennte Verbindung von Batterien mit Ladegerät und Last	428
	15.3 Ladezustand und Restkapazität	428
	15.4 Wirkungsgrad	428
	15.4.1 Wirkungsgrad bei zyklischer Belastung	429
	15.4.2 Stand-by-Verluste	430
	15.4.3 Relevanz des Wirkungsgrades der Batterie	430
	15.5 Sicherheit und umweltverträglicher Umgang mit Batterien	431
	15.6 Unterteilung in Anwendungsbereiche	431
	15.6.1 Starterbatterien für Fahrzeuge (starting, lighting, ignition, SLI)	432
	15.6.2 Batterien für die Elektromobilität	432
	15.6.3 Batterien für Flurförderzeuge für den innerbetrieblichen Transport	432
	15.6.4 Stationäre Anwendungen	433
	15.6.5 Batterien für portable Geräte (Werkzeuge, Kommunikationsendgeräte etc.)	433
	Literatur	433
	Aufgaben	434
	16 Starterbatterien für Fahrzeuge (starting, lighting, ignition, SLI)	435
	16.1 Begriffsbestimmung	435
	16.2 Anforderungen an die Batterie	436
	16.3 Wahl der Batterietechnologie	440
	16.4 Auslegung und Betrieb	442
	16.5 Überwachung der Batterie	444
	16.6 Sonstiges	445
	Literatur	445
	Aufgaben	445
	17 Batterien für die Elektromobilität	447
	17.1 Begriffsbestimmung	447
	17.2 Anforderungen an die Batterie	449
	17.3 Wahl der Batterietechnologie	452
	17.4 Aufbau des Batteriesystems	453
	17.5 Auslegung und Betrieb	454
	17.6 Überwachung der Batterie	458
	17.7 Sonstiges	459
	Literatur	460
	Aufgaben	461
	18 Traktionsbatterien für den innerbetrieblichen Transport	463
	18.1 Flurförderzeuge für den innerbetrieblichen Transport	463
	18.1.1 Anforderungen	464
	18.1.2 Wahl der Batterietechnologie	464
	18.1.3 Betrieb	466
	18.1.4 Überwachung von Batterien	472
	18.2 Kleintraktionsbatterien	472
	18.2.1 Anforderungen	473
	18.2.2 Wahl der Batterietechnologie	473
	18.2.3 Betrieb	473
	Literatur	473
	19 Stationäre Anwendungen von Batterien	475
	19.1 Bereitschaftsparallelbetrieb für Netzersatz- und USV-Anlagen	476
	19.1.1 Begriffsklärung	476
	19.1.2 Anforderungen	478
	19.1.3 Wahl der Batterietechnologie	479
	19.1.4 Auslegung	480
	19.1.5 Betrieb	481
	19.1.6 Überwachung der Batterie	482
	19.1.7 Sonstige Informationen	488
	19.2 Dieselstart bei Netzersatzanlagen	488
	19.2.1 Anforderungen	489
	19.2.2 Wahl der Batterietechnologie	490
	19.2.3 Wartung und Fehlerdiagnose	491
	19.3 Batterien für den zeitlichen Ausgleich von Stromnachfrage und -angebot	491
	19.3.1 Anwendungsgruppen	491
	19.3.2 Anforderungen	493
	19.3.3 Wahl der Batterietechnologie	494
	19.3.4 Auslegung	495
	19.3.5 Betriebsstrategie	497
	19.3.6 Überwachung	498
	19.4 Batterien für die Stabilisierung des Energieversorgungssystems	498
	19.4.1 Beispiele für große Batteriespeicher auf der Welt und Bewertung	498
	19.4.2 Anforderungen	499
	19.4.3 Wahl der Batterietechnologie	500
	19.4.4 Sonstiges	500
	Literatur	501
	Aufgaben	501
	20 Batterien für portable Anwendungen	505
	20.1 Begriffsbestimmung	505
	20.2 Anforderungen an die Batterie	506
	20.3 Wahl der Batterietechnologie	507
	20.4 Auslegung und Betrieb	508
	20.5 Überwachung der Batterien	509
	20.6 Sonstiges	509
	Literatur	510
	Aufgaben	510
	Anhang A Übersicht über Begriffe	511
	Anhang B Sicherer und umweltverträglicher Umgang mit Batterien	523
	B.1 Generelles	523
	B.2 Elektrische Sicherheit	524
	B.3 Brandschutz	527
	B.4 Explosionsschutz	528
	B.4.1 Explosionsschutz bei Blei-Säure-Batterien	529
	B.4.2 Explosionsschutz bei Lithium-Ionen-Batterien	532
	B.5 Bauliche Maßnahmen und Transport	532
	B.6 Umweltbelastung und Entsorgung	533
	Literatur	533
	Anhang C Normenübersicht	535
	Anhang D Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS)	541
	D.1 Begriffsübersicht	541
	D.2 Ergebnisdarstellung	543
	D.3 Bestimmung von Zellparametern mittels Impedanzspektroskopie	544
	D.4 Qualität der Parameterbestimmung	550
	Literatur	552
	Anhang E Säureschichtung	553
	Literatur	557
	Stichwortverzeichnis	559
	EULA	573

Batterien - Grundlagen, Systeme, Anwendungen

von: Alexander Börger, Heinz Wenzl

Batterien - Grundlagen, Systeme, Anwendungen

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