Batterietechnik an der TU Berlin

Karteikarten und Zusammenfassungen für Batterietechnik an der TU Berlin

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Welche zwei Messmethoden gibt es für Batterien?

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Wovon hängt die Gleichgewichtspannung ab?
Und wieso ist es nicht so einfach dieses Gleichgewicht herzustellen?

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Wie ist die Faraday Konstante definiert?

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Wodurch entsteht die Reaktionsspannung?

Welches Vorzeichen hat sie? Durch welche Gleichung wird sie beschrieben?

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Was sind die zwei relativen Strombezeichnungen und wie rechnet man sie in einander um?

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Was ist Energiedichte und welche zwei Typen gibt es?

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Wie heißt eine Reaktion, wenn Energie abgegeben wird? Und wie wenn sie aufgenommen wird?

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Was besagen Massen- und Ladungserhaltungsgesetz?

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Welche Teile der Batterie sind temperaturabhängig?

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Von welchen Faktoren hängt der Zustand einer Batterie ab?

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Batterietechnik

Kationen sind...

positiv geladene Ionen

Batterietechnik

Welche zwei Messmethoden gibt es für Batterien?

Galvanostatische Messmethode 

- Stromsignal wird eingeprägt,Spannungsantwort wird gemessen
− Vorteil: Genaue Kontrolle des Stromflusses.
− Nachteil: keine Kontrolle über die Polarisation und daher Betrieb im nichtlinearen Bereich möglich.


Hybridmethode - Amplitudennachführung
− Stromamplitude während der Messung einer Frequenz konstant halten
− Nachführung der Stromamplitude zwischen den Frequenzen, so dass
eine eingestellte Spannungsantwort nicht überschritten wird

->mittlerweile auch Standard in Messgeräten

Batterietechnik

Anionen sind...

negativ geladene Ionen

Batterietechnik

Wovon hängt die Gleichgewichtspannung ab?
Und wieso ist es nicht so einfach dieses Gleichgewicht herzustellen?

Abhängig von:

- Elektrolytkonzentration

- Materialzusammensetzung der Aktivmassen

- Temperatur

- Ladezustand


-> Durch die Diffusionsspannung ist es schwierig eine genau "ausgeglichende" Batterie zu haben

Batterietechnik

Wie ist die Faraday Konstante definiert?

F = NA*e

Faraday Konstante = Avorgado Konstante * Elementarladung

Batterietechnik

Wodurch entsteht die Reaktionsspannung?

Welches Vorzeichen hat sie? Durch welche Gleichung wird sie beschrieben?

  • Entsteht durch die eigentliche Lade- oder Entladereaktion an den beiden Elektroden bei Stromfluss
  • beim Entladen negativ, beim Aufladen positiv
  • Beschreibung durch Butler-Volmer-Gleichung

Batterietechnik

Was sind die zwei relativen Strombezeichnungen und wie rechnet man sie in einander um?

C-Rate - 1C = Strom, mit dem die Batterie in 1h entladen ist (yC doppelter Strom, 1/y h)


Ix-Strom - I1 = Strom, mit dem die Batterie in 1h entladen ist (I20 Entladung in 20h)

Entladestrom = Kapazität * y



Batterietechnik

Was ist Energiedichte und welche zwei Typen gibt es?

Maß für Energie, die pro Masse bzw. Volumen gespeichert werden kann

  • gravimetrisch - pro kg
  • volumetrisch - pro l

Ist ein guter Wert, um Speichertechnologien zu vergleichen

Batterietechnik

Wie heißt eine Reaktion, wenn Energie abgegeben wird? Und wie wenn sie aufgenommen wird?

Abgabe: exotherm

Aufnahme: endotherm

Batterietechnik

Was besagen Massen- und Ladungserhaltungsgesetz?

Massenerhaltung:

Die Gesamtmasse der Ausgangsstoffe ist gleich der Gesamtmasse der Reaktionsprodukte.


Ladungserhaltungssatz:
Die Ladungsbilanz muss vor und nach der Reaktion gleich sein.

Batterietechnik

Welche Teile der Batterie sind temperaturabhängig?

Alle Teile der Batteriespannung sind temperaturabhängig:
− Gleichgewichtsspannung: geringe Abhängigkeit
− Widerstandsspannung: Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstands der Komponenten, vor allem Ableiter und Elektrolyt
− Reaktionspannung: Temperatur im Exponenten der Butler-Volmer-Gleichung
zusätzlich ist i0 temperaturabhängig über die Reaktionsgeschwindigkeit k (Arrhenius)
− Diffusionsspannung: Diffusionsprozesse laufen bei hohen Temperaturen
schneller ab

Batterietechnik

Von welchen Faktoren hängt der Zustand einer Batterie ab?

- Temperatur (T- -> C-)

- Entladestrom (I+ -> C-)

- Ladungtechnik

- Alter

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