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Lithium-Ionen-Batterien sind entscheidend für verschiedene technologische Anwendungen, von der Stromversorgung von Elektrofahrzeugen bis zur Unterstützung von Energiespeichersystemen für erneuerbare Energien. Das Verständnis und die Überwachung der komplexen chemo-mechanischen Prozesse innerhalb von Lithium-Ionen-Zellen sind entscheidend, um ihre Zuverlässigkeit und Leistung im Laufe der Zeit sicherzustellen. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass sowohl Ultraschall- als auch Vibrationsmessungen einen Hinweis auf den Ladezustand (SOC) und den Gesundheitszustand (SOH) einer Zelle geben und Hinweise auf bestehenden oder früheren thermischen oder elektrischen Missbrauch liefern. Jüngste Arbeiten deuten darauf hin, dass Ultraschall- und Modalanalysen komplementäre Einblicke in die Entwicklung der Schichtschnittstellen während der frühen Alterung aufgrund von Lade-Entlade-Zyklen bieten können. J. Acoust. Soc. Am., 154, A284 (2023). Diese Arbeit präsentiert die Ergebnisse von gleichzeitigen Ultraschall- und Modalmessungen über mehrere Lade-Entlade-Zyklen. Nämlich überwachen wir gleichzeitige Änderungen in der Ultraschalllaufzeit und Signalamplitude sowie die Resonanzfrequenz einer geklemmt-geklemmt 10-Ah Nickel-Mangan-Cobalt-Beutelzelle als Funktion des elektrischen Zyklings. Die Entwicklung dieser Metriken in Verbindung mit analytischen und numerischen Modellen der Zelle wird verwendet, um Änderungen der Materialeigenschaften an den Schichtschnittstellen und potenzielle strukturelle Veränderungen innerhalb der Batterie zu verstehen, die wichtige Indikatoren für SOC und Mechanismen der frühen Alterung sein könnten.
Litvinov et al. (Fr,) untersuchten diese Frage.