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SA/MA: Experimenteller Vergleich verschiedener EIS-Messverfahren hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit für Traktionsbatterien

14.01.2022, Diplomarbeiten, Bachelor- und Masterarbeiten

Im Rahmen dieser Studienarbeit sollen verschiedene EIS-Messverfahren zur Charakterisierung von Lithium-Ionen-Zellen für Elektrofahrzeugbatterien miteinander verglichen werden.

Die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) etabliert sich derzeit als wesentliches Charakterisierungsverfahren für Lithium-Ionen-Batterien – sowohl zur Ermittlung genereller Batterie-Eigenschaften wie des Innenwiderstands und des Widerstands bei Ladungsdurchtritt, als auch zur Bestimmung notwendiger Parameter zur Batteriemodellparametrierung. Häufig wird dabei ein einzelnes Sinussignal zur Anregung der Zelle verwendet, wodurch jedoch je nach den betrachteten Frequenzen längere Messzeiten resultieren. Durch die Überlagerung mehrerer Anregungen, dem sog. Multisinusverfahren, können die Messzeiten teils deutlich reduziert werden.

In dieser Studienarbeit sollen die beiden Anregungsverfahren der EIS-Messung exemplarisch anhand von Messungen an Lithium-Ionen-Batterien miteinander verglichen werden. Ziel ist, besonders die Nachteile beider Varianten im konkreten Anwendungsfall aufzuzeigen und messtechnisch zu plausibilisieren. Hierzu stehen verschiedene EIS-Messgeräte, Lithium-Ionen-Batteriezellen sowie Messperipherie wie Klimakammern und Zellhalter im Batterielabor des Lehrstuhls zur Verfügung. Darüber hinaus wird eine Einordnung der Ergebnisse in den Kontext der Batterietestung in der Fahrzeuganwendung erwartet.

Folgende Arbeitspakete umfasst die zu vergebende Studienarbeit:
- Literaturrecherche zu elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS)
- Durchführung von experimentellen Analysen mittels Singlesinus- und Multisinus-Anregungen des Prüfkörpers
- Ausarbeitung von Vor- und Nachteilen der jeweiligen Anregungsmethode in Bezug auf die Anwendbarkeit in der Lebensdauerbetrachtung von Lithium-Ionen-Batterien
- Interpretation der Messdaten hinsichtlich (systematischen) Messabweichungen der Ergebnisse in den Kontext der Batterietestung in der Fahrzeuganwendung
- Umfassende schriftliche Dokumentation und kritische Reflexion der Ergebnisse

Voraussetzungen:
- Eigeninitiative, Selbstständigkeit und Zuverlässigkeit
- Hands-on Mentalität
- Vorwissen zu Lithium-Ionen-Zellen und Elektrotechnik-Grundlagen von Vorteil (bspw. Auslegung von Elektrofahrzeugen)
- Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise

Kontakt: manuel.ank@tum.de

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https://www.fsmb.de/fsmb/service/basama-hiwi/entry/18209/