Messung von Wärmekapazitäten

Zurzeit wird die STA-Anlage hauptsächlich zur Bestimmung von spezifischen Wärmekapazitäten diverser Materialien verwendet. Im Fokus stehen hierbei die Aktivmaterialien (Anode, Kathode, Elektrolyt, etc.) von Li-Ionen-Zellen. Beispielhaft ist in der nebenstehenden Abbildung die molare spezifische Wärmekapazität von Lithium-Cobalt-Oxid (LCO), im Vergleich zu anderen Messungen und Simulationen, dargestellt. Die Messungen, welche am ATF durchgeführt wurden [1], bewegen sich zwischen 320 K und 950 K. Sie zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit in der Literatur verfügbaren Daten ([3] CALPHAD, [4] experimentell). Zusätzlich sind Teilergebnisse von Simulationen, welche auf dem Einstein-Debye-Modell basieren, dargestellt. Diese wurden im Rahmen einer Master-Arbeit [2] am ATF durchgeführt.

Die spezifischen Wärmekapazitäten von Batterie-Werkstoffen sind insbesondere bei der Betrachtung der Wärmeentwicklung während des Ladens und Entladens von Bedeutung. Sie können, unter anderem, zur Auslegung und Verbesserung von Battery-Management-Systemen genutzt werden.

[1] Giel, H. et al.: Interne Arbeit, Institut für Angewandte Thermo- und Fluiddynamik

[2] Mielke, P.: Master-Thesis, Institut für Angewandte Thermo- und Fluiddynamik

[3]Chang, K. et al.: Thermodynamic description of the layered O3 and O2 structural LiCoO2-CoO2 pseudo-binary systems, CALPHAT, Vol. 41, 2013

[4] Gotcu-Freis, P. et al.: New experimental heat capacity and enthalpy of formation of lithium cobalt oxide, J. Chem. Thermodyn., Vol. 84, 2015