ELEKTROMOBILITÄT - OPUS 4Elektromobilität und Umwelt - 001 - Elektrofahrzeug, Kundenbedürfnis,...

Elektromobilität 12 - 2013

ELEKTROMOBILITÄT

EMO

http://www.wissen-elektromobilitaet.com/

Inhaltsverzeichnis

Elektromobilität und Umwelt..................................................................................................... 4 Kundenanforderungen an Elektrofahrzeuge................................................................................................................ 4 Thermische Isolation der Fahrgastzelle von Elektrofahrzeugen.................................................................................. 4 Impact of idling on fuel consumption and exhaust emissions and available idle-reduction technologies for diesel vehicles - A review ...................................................................................................................................................... 4 So kommen Firmenflotten elektrisch ins Rollen. Studie deckt Potenziale für Elektroautos im dienstlichen Kontext auf .................................................................................................................................................................. 5 Elektromobilität in der Luftfahrt. Von Ultraleicht heute zum Verkehrsflugzeug der Zukunft? ....................................... 5 Jetzt wird es ernst. Bei der "World Solar Challenge" soll erstmals auch der praktische Nutzwert von Solarrennautos zählen ................................................................................................................................................ 5 Automotive Security Herausforderungen an das Fahrzeugnetz der Zukunft ............................................................... 6 Freie Fahrt für grüne Stadtbusse. Nutzfahrzeuge ....................................................................................................... 6 Eine prädiktive und optimierungsbasierte Betriebsstrategie für autarke und extern nachladbare Hybridfahrzeuge.......................................................................................................................................................... 6 Der PKW-Markt bis 2040: Was das Auto von morgen antreibt. Szenario-Analyse im Auftrag des Mineralölwirtschaftsverbandes .................................................................................................................................... 7 Electric Vehicle paradise. How Hawai'i Can Lead the World in Deployment ............................................................... 7

Antriebssysteme ........................................................................................................................ 8 Torsional vibration characteristics of a power-split hybrid system............................................................................... 8 Feature extraction of electromagnetic interference in hybrid electric vehicle ignition system...................................... 8 High-frequency equivalent model of AC motor for electric vehicle drive system ......................................................... 8 Optimisation of energy in electric power-assisted steering systems............................................................................ 8 Dynamic Analysis and Various Mode Strategy Comparisons of the Two-Mode Hybrid Transmission ........................ 9 Research on gear-change control technology for the clutchless automatic-manual transmission of an electric vehicle ......................................................................................................................................................................... 9 Mobile elektrische Antriebstechnik. Intelligente Systeme bewegen die Welt von morgen........................................... 9 Parametric optimization of the output shaft of a portal axle using finite element analysis ......................................... 10

Fahrzeugelektronik, IKT........................................................................................................... 10 Electronic integration of fuel cell and battery system in novel hybrid vehicle ............................................................ 10 Active-charging based powertrain control in series hybrid electric vehicles for efficiency improvement and battery lifetime extension........................................................................................................................................... 10

Energiespeicherung, Energiewandler .................................................................................... 11 Brennstoffzellen als Range Extender für Elektrofahrzeuge ....................................................................................... 11 Thermoelektrische Wärmepumpe für Lithium-Ionen-Batterien .................................................................................. 11 Polymers for fuelcells and fuell-cell systems. Renewed interest in hydrogen fuel cells for long-range e-mobility ..... 11 Memory effect highlighting in silicon anodes for high energy density lithium-ion batteries ........................................ 12 Protic ionic liquids as electrolytes for lithium-ion batteries......................................................................................... 12 Reliable reference electrodes for lithium-ion batteries............................................................................................... 12 A new advanced lithium ion battery: Combination of high performance amorphous columnar silicon thin film anode, 5 V LiNi0.5Mn1.5O4 spinel cathode and fluoroethylene carbonate-based electrolyte solution ........................ 12 Comparison of thermal stability between micro- and nano-sized materials for lithium-ion batteries.......................... 12 Compatibility between LiNi0.5Mn1.5O4 and electrolyte based upon lithium bis(oxalate)borate and sulfolane for high voltage lithium-ion batteries ............................................................................................................................... 13 Lithium storage performance of carbon nanotubes with different nitrogen contents as anodes in lithium ions batteries .................................................................................................................................................................... 13 Optimal power management for fuel cell-battery full hybrid powertrain on a test station........................................... 13 Modeling and short circuit detection of 18650 Li-ion cells under mechanical abuse conditions ................................ 14 One-dimensional physics-based reduced-order model of lithium-ion dynamics........................................................ 14 Proton exchange membrane fuel cells cold startup global strategy for fuel cell plug-in hybrid electric vehicle ......... 14 Influence of operating conditions on the optimum design of electric vehicle battery cooling plates .......................... 14 Physical characterization of the charging process of a Li-ion battery and prediction of Li plating by electrochemical modelling ......................................................................................................................................... 15 Mechanical behavior of representative volume elements of lithium-ion battery cells under compressive loading conditions .................................................................................................................................................................. 15 Battery parameterisation based on differential evolution via a boundary evolution strategy ..................................... 15 Electrochemical performance of LiCoO2/SrLi2Ti6O14 batteries for high-power applications...................................... 16 Characterising the in-vehicle vibration inputs to the high voltage battery of an electric vehicle................................. 16 Towards more sustainable negative electrodes in Na-ion batteries via nanostructured iron oxide ........................... 16 Stress evolution and capacity fade in constrained lithium-ion pouch cells ................................................................ 17 Brandgefährlich. Lagerung von Lithium-Ionen-Akkus................................................................................................ 17 Simulation statt Prüfstand. Modellbasierte Prüfung und Optimierung von Batterien für mobile Leistungsanwendungen ............................................................................................................................................ 17 Im Wechselspiel mit den Anforderungen. Trends in der Fertigungsmesstechnik ...................................................... 18 Molten Air - A new, highest energy class of rechargeable batteries .......................................................................... 18

TSJ EMO 12-2013 Elektromobilität 1

Elektrische Ladetechnologie................................................................................................... 19 Optimal placement of charging infrastructures for large-scale integration of pure electric vehicles into grid............. 19 Wie IKT die eMobilität und das Smart Grid verbindet. Und dabei ein nutzerfreundliches eMobilitätserlebnis ermöglicht.................................................................................................................................................................. 19 OCPP für Alle. Intelligente Schnittstellen für Ladesäulen.......................................................................................... 19 Sicherer Betrieb. Mobile Prüf- und Testeinrichtung nach IEC 61851 für Ladestation und eFahrzeuge..................... 20 POPCORN: Privacy-Preserving Charging for eMobility ............................................................................................ 20

Energienetze, -verteilung......................................................................................................... 21 Strategic charging method for plugged in hybrid electric vehicles in smart grids; a game theoretic approach .......... 21 A multiphase optimal power flow algorithm for unbalanced distribution systems ...................................................... 21 Modeling, planning and optimal energy management of combined cooling, heating and power microgrid: A review........................................................................................................................................................................ 21 Combined environmental and economic dispatch of smart grids using distributed model predictive control............. 22 Real-time voltage control algorithm with switched capacitors in smart distribution system in presence of renewable generations .............................................................................................................................................. 22 Assessing the economic potential of electric vehicles to provide ancillary services: The case of germany............... 22

Neue Materialien und Recycling ............................................................................................. 23 Electronic Activation of Cathode Superlattices at Elevated Temperatures - Source of Markedly Accelerated Oxygen Reduction Kinetics ....................................................................................................................................... 23 One-pot synthesis of FePO4.H2O/carbon nanotube coaxial nanocomposite for high rate lithium ion batteries ......... 23 Mesoporous Fe2O3 nanoparticles as high performance anode materials for lithium-ion batteries............................. 23 Sub-micrometer-sized LiMn1.5Ni0.5O4 spheres as high rate cathode materials for long-life lithium ion batteries ....... 23 Cu2Sb thin films as anode for Na-ion batteries.......................................................................................................... 24 Electrolyte solution for the improved cycling performance of LiCoPO4/C composite cathodes ................................. 24 Electrochemical oxidation of solid Li2O2 in non-aqueous electrolyte using peroxide complexing additives for lithium-air batteries .................................................................................................................................................... 24 Multichannel hollow TiO2 nanofibers fabricated by single-nozzle electrospinning and their application for fast lithium storage........................................................................................................................................................... 24 Amorphous TiS4 positive electrode for lithium-sulfur secondary batteries................................................................. 25 Facile synthesis and long cycle life of SnSb as negative electrode material for Na-ion batteries.............................. 25 Atomic layer coating to mitigate capacity fading associated with manganese dissolution in lithium ion batteries ..... 25 Facile dry synthesis of sulfur-LiFePO4 core-shell composite for the scalable fabrication of lithium/sulfur batteries .................................................................................................................................................................... 25 Free-standing and bendable carbon nanotubes/TiO2 nanofibres composite electrodes for flexible lithium ion batteries .................................................................................................................................................................... 26 Synthesis of a novel ferrocene-contained polypyrrole derivative and its performance as a cathode material for Li-ion batteries........................................................................................................................................................... 26 Polypyrrole-NiO composite as high-performance lithium storage material ................................................................ 26 Properties of solid electrolyte interphase formed by prop-1-ene-1,3-sultone on graphite anode of Li-ion batteries .................................................................................................................................................................... 27 Synthesis of carbon nanotubes anchored with mesoporous Co3O4 nanoparticles as anode material for lithium-ion batteries............................................................................................................................................................... 27 Non-graphitic PPy-based carbon nanotubes anode materials for lithium-ion batteries ............................................. 27 Vier Wege - ein Ziel: Leichtbaustrategien in Guss..................................................................................................... 27 Ressourceneffizienz und Leichtbau mit Guss aus Sicht eines Premiumherstellers .................................................. 28 New Cast 2013 zeigte Entwicklungsstand des gießtechnischen Leichtbaus............................................................. 28 Lightweight castings for automotive applications....................................................................................................... 29 Improved coulombic efficiency in nanocomposite thin film based on electrodeposited-oxidized FeNi-electrodes for lithium-ion batteries .............................................................................................................................................. 29 A facile PVP-assisted hydrothermal fabrication of Fe2O3/graphene composite as high performance anode material for lithium ion batteries................................................................................................................................. 29 Self-templated synthesis of hollow porous submicron ZnMn2O4 sphere as anode for lithium-ion batteries .............. 29 Reduced graphene oxide/CoFe2O4-Co nanocomposite as high performance anode for lithium ion batteries........... 30 Mesoporous cobalt oxalate nanostructures as high-performance anode materials for lithium-ion batteries: Ex situ electrochemical mechanistic study ..................................................................................................................... 30 Synthesis of cage-like LiFePO4/C microspheres for high performance lithium ion batteries ..................................... 30 Synthesis and electrochemical performance of LiV3O8/polyaniline as cathode material for the lithium battery ......... 31 Hydrothermal synthesis of morphology-controlled LiFePO4 cathode material for lithium-ion batteries...................... 31 Nanoparticle Li2FeSiO4 as anode material for lithium-ion batteries ........................................................................... 31 Hydrometallurgical route to recover nickel, cobalt and cadmium from spent Ni-Cd batteries.................................... 31 Electrochemical properties of high rate bias sputtered LiCoO2 thin films in liquid electrolyte.................................... 32 Influence of the microstructure on the bulk and grain boundary conductivity in apatite-type electrolytes.................. 32 Lithium iron phosphate spheres as cathode materials for high power lithium ion batteries ....................................... 32 Role of V2O5 coating on LiNiO2-based materials for lithium ion battery..................................................................... 33 Modeling a 5 kWe planar solid oxide fuel cell based system operating on JP-8 fuel and a comparison with tubular cell based system for auxiliary and mobile power applications...................................................................... 33 High potential durability of LiNi0.5Mn1.5O4 electrodes studied by surface sensitive X-ray absorption spectroscopy ............................................................................................................................................................. 33


Enhanced electrochemical properties of Al2O3-coated LiV3O8 cathode materials for high-power lithium-ion batteries .................................................................................................................................................................... 34 Rational design of mixed ionic and electronic conducting perovskite oxides for solid oxide fuel cell anode materials: A case study for doped SrTiO3 ................................................................................................................. 34 Investigation of binuclear metal phthalocyanines as electrocatalysts for Li/SOCl2 battery ........................................ 34 Layered iron orthovanadate microrods as cathode for lithium ion batteries with enhanced cycle performance ........ 34 Preparation and electrochemical performance of sulfur-alumina cathode material for lithium-sulfur batteries .......... 35 Electrochemical performances of co-substituted (La and Li) LiLax-yLiyNi1-xO2 cathode materials for rechargeable lithium-ion batteries ................................................................................................................................................... 35 Synthesis and electrochemical performance of bud-like FeS2 microspheres as anode materials for rechargeable lithium batteries ................................................................................................................................... 35 Reversible anionic redox chemistry in high-capacity layered-oxide electrodes ......................................................... 35 A Na3V2(PO4)3 cathode material for use in hybrid lithium ion batteries ..................................................................... 36 Facile approach to SiOx/Si/C composite anode material from bulk SiO for lithium ion batteries ............................... 36 The chemical behavior and degradation mitigation effect of cerium oxide nanoparticles in perfluorosulfonic acid polymer electrolyte membranes ................................................................................................................................ 36 Non-fluorinated hybrid composite membranes based on polyethylene glycol functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxane [PPOSS] and sulfonated poly(ether ether ketone) [SPEEK] for fuel cell applications...... 37 Preparation of MoS2-Coated Three-Dimensional Graphene Networks for High-Performance Anode Material in Lithium-Ion Batteries ................................................................................................................................................. 37 Synthesis and performance of LiVPO4F/C-based cathode material for lithium ion battery........................................ 37 Electrochemical discharging performance of 3D porous magnesium electrode in organic electrolyte ...................... 38 Produktion des BMW i3 setzt neue Maßstäbe .......................................................................................................... 38 LightWeightPro - Leichtbauteile großer Länge aus Rohrhalbzeug umformen. Entwicklung umformtechnischer Prozessketten und Gestaltungsrichtlinien ................................................................................................................. 38 Zustandsüberwachung an Faserverbundwerkstoffen mit geführten Wellen .............................................................. 38 Leichtbau-Karosseriebaukasten mit hochfunktionaler Absicherung am Beispiel des Micro-Cars "ec2go" ................ 39 Curved pultruded composite profiles for lightweight components ............................................................................. 40 Nonwovens made of recycled carbon fibres as basic material for composites.......................................................... 40 Design surfaces by unconventional use of fibre ........................................................................................................ 40

Schlagwortregister................................................................................................................... 42


Elektromobilität und Umwelt - 001 - Elektrofahrzeug, Kundenbedürfnis, Konzeptentwicklung

Kundenanforderungen an Elektrofahrzeuge Lesemann, Micha; Fassbender, Sven; Stein, Johannes In: Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ 115 (2013) 11, S.868-873 (6 Seiten, 5 Bilder, 4 Quellen)

Vorgestellt werden im Projekt Elva (Adanced Electric Vehicle Architectures) entwickelte Fahrzeugkonzepte für Fahr-zeuge mit elektrischem Antriebsstrang, die sich durch die neuen Freiheiten bei der Gestaltung von Fahrzeugarchitek-turen ergeben. Ein tiefes Verständnis der durch Hochvoltbatterie, Elektromotoren, Heiz- und Kühlanforderungen oder Rekuperationsmöglichkeiten hervorgerufenen Effekte und der Kundenanforderungen macht eine zielgerichtete Ent-wicklung von Elektrofahrzeugen möglich. Es wurden im Projekt Architekturen, Layouts und Konzepte und ihr Umset-zungspotenzial qualitativ bewertet. Für die Projektpartner Fiat, Renault und Volkswagen wurde jeweils die am besten geeignete Architektur abgeleitet und es wurden erste Entwürfe für Antrieb, Fahrwerk und Karosserie ergänzt. Bewer-tet wurden die Konzepte hinsichtlich Sicherheit, Ergonomie, EMV, Thermomanagement, Fahrverhalten und Energie-effizienz. Das Fiat-Konzept ist ein Fahrzeug im A-Segment mit einem modularen elektrischen Antriebsstrang für kur-ze und längere Reichweiten. Das Renault-Konzept, zwischen A0- und A-Segment, stellt ein Fahrzeug für den städti-schen und den Überlandverkehr dar und bietet einen variablen Innenraum mit gutem Komfort. Das Volkswagen-Konzept ermöglicht mit der Plattform ein MPV, ein SUV und einen Roadster. In allen drei Varianten verwendet die elektrische Maschine den gleichen Statordurchmesser und das gleiche Blechpaket, durchdiese skalierbare E-Maschinen können die unterschiedlichen Leistungsanforderungen produktionsseitig durch eine Linie erfüllt werden. Vorgestellt wird im Beitrag auch das entwickelte, standardisierte Batteriemodul. Die drei Konzepte sind in zwei Ent-wicklungsschleifen ausgelegt und optimiert worden, sodass die Eigenschaften mit mindestens einem der konventio-nellen Fahrzeuge des gleichen Segments vergleichbar sind. ____________________________________________________________ - 002 - Elektrofahrzeug, Reichweite, thermische Isolation

Thermische Isolation der Fahrgastzelle von Elektrofahrzeugen Wirth, Steffen; Eimler, Marco; Niebling, Frank In: Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ 115 (2013) 11, S.906-911 (6 Seiten, 5 Bilder, 6 Quellen)

Reichweite und thermischer Komfort bilden angesichts der steigenden Anforderungen an die Energieeffizienz von Elektrofahrzeugen einen Zielkonflikt. Die thermische Kabinenisolation beinhaltet als passive Maßnahme ein bisher kaum erforschtes Potenzial. Vorgestellt wird eine bei der Daimler AG durchgeführte ganzheitliche Bewertung der Karosserieisolierung in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht. Es wird mit einer CFD-gestützten statistischen Ver-suchsplanung zunächst das Systemverständnis erarbeitet. So entsteht eine objektive Basis für die Bewertung der Isolationsmaßnahmen. Die Bauraumanalyse relevanter Fahrzeugkomponenten ermöglicht die Darstellung von Um-setzungspotenzialen von Isolationstechniken für ein Conversion-Design-Elektrofahrzeug. Am Beispiel eines Smart fortwo electric drive werden die Modifikationsmöglichkeiten im Karosserieaufbau erläutert. Die Baugruppen der Fahr-zeugkabine werden für eine thermische Analyse in drei Kategorien gegliedert: transparente Bauteile, Bauteile mit Luftspalt, Bauteile ohne Luftspalt. Je nach Schichtaufbau können in den Baugruppen wärmedämmende Werkstoffe oder niedrig emittierende Oberflächen sowie Funktionstextilien integriert werden. Aus der Bewertung des Kriterienka-talogs wurde eine Handlungsempfehlung mit 14 Maßnahmen abgeleitet, die auch für den Smart fortwo electric drive umgesetzt wurden. Durch Maßnahmen wie Low-e-Beschichtung im Luftspalt der Türkonstruktion und PU-Schaum an der Stirnwandinnenseite konnte der Heizleistungsbedarf um bis zu 350 W reduziert werden, wie Klimawindkanalver-suche bestätigten. ____________________________________________________________ - 003 - Kraftstoffverbrauch, Dieselfahrzeug, Abgasemission, Leerlauf

Impact of idling on fuel consumption and exhaust emissions and available idle-reduction technologies for diesel vehicles - A review Rahman, S.M.Ashrafur; Masjuki, H.H.; Kalam, M.A.; Abedin, M.J.; Sanjid, A.; Sajjad, H. In: Energy Conversion and Management 74 (2013) S.171-182 (12 Seiten, 128 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2013.05.019

In order to maintain cab comfort truck drivers have to idle their engine to obtain the required power for accessories, such as the air conditioner, heater, television, refrigerator, and lights. This idling of the engine has a major impact on its fuel consumption and exhaust emission. Idling emissions can be as high as 86.4 g/h, 16,500 g/h, 5130 g/h, 4 g/h, and 375 g/h for HC, CO2, CO, PM, and NOx, respectively. Idling fuel consumption rate can be as high as 1.85 gal/h. The accessory loading, truck model, fuel-injection system, ambient temperature, idling speed, etc., also affect significantly the emission levels and fuel consumption rate. An increase in accessory loading and ambient tempera-ture increases the emissions and fuel consumption. During idling, electronic fuel-injection systems reduce HC, PM, and CO emission, but increase NOx emissions compared with a mechanical fuel-injection system. An increase of idling speed increases fuel consumption rate. There are many systems available on the market to reduce engine idling and improve air quality and fuel consumption rate, such as an auxiliary power unit (APU), truck stop electrifica-


tion, thermal storage systems, fuel cells, and direct fire heaters. A direct fire heater reduces fuel consumption by 94-96% and an APU reduces consumption by 60-87%. Furthermore, these technologies increase air quality significantly by reducing idling emissions, which is the reason why they are considered as key alternatives to engine idling. ____________________________________________________________ - 004 - Elektromobilität, gemeinsame Dienstwagennutzung, Unternehmen

So kommen Firmenflotten elektrisch ins Rollen. Studie deckt Potenziale für Elektroautos im dienstlichen Kontext auf Vidackovic, Kresimir; Pohl, Verena In: Neue Mobilität. Das Magazin vom Bundesverband eMobilität (2013) 13, S.28-29 (2 Seiten, 2 Bilder) http://www.neue-mobilitaet.info

Die Dienstwagenflotten deutscher Unternehmen sind ein riesiges Potenzial für den Vertrieb von Elektrofahrzeugen. Das vom Bundeswirtschaftsministerium geförderte Verbundprojekt Shared E-Fleet widmet sich der Nutzung von Elektrofahrzeugen in Unternehmen. Dabei sollen Geschäftsmodelle für den unternehmensübergreifenden Einsatz von Flotten von Elektrofahrzeugen entwickelt und die Akzeptanz der Elektromobilität erhöht werden. Die gemeinsa-me Nutzung von Elektrofahrzeugen erscheint besonders für KMU (kleine und mittlere Unternehmen) interessant. Das Carsharing erhöht den Auslastungsgrad der Fahrzeuge und senkt die Kosten für das einzelne Unternehmen. Neun Projektpartner entwickelten für dieses Modell Technologien und Konzepte, die ab Mitte 2014 am Münchener Techno-logiezentrum (MTZ), am Stuttgarter Engineering Park (STEP) und bei der Stadtverwaltung Magdeburg erprobt wer-den. Eine Befragung von 145 potenziellen Nutzern von Elektrofahrzeugen durch das Fraunhofer-Institut für Arbeits-wirtschaft und Organisation lieferte Angaben zur Akzeptanz der Elektromobilität und zu den Einsatzpotenzialen von Elektrofahrzeugen bei Dienstfahrten. Die Studie kann unter http://s.fhg.de/studie-e-fahrzeuge kostenlos herunterge-laden werden. Die Studienergebnisse zeigen, dass Pools von Elektrofahrzeugen für KMU eine ganze Reihe von Vor-teilen bieten. ____________________________________________________________ - 005 - Elektroflugzeug, Ce-Liner

Elektromobilität in der Luftfahrt. Von Ultraleicht heute zum Verkehrsflugzeug der Zukunft? Kuhn, Holger In: Neue Mobilität. Das Magazin vom Bundesverband eMobilität (2013) 13, S.72-73 (2 Seiten, 1 Bild) http://www.neue-mobilitaet.info

Seit dem Erstflug eines Flugzeugs mit Elektroantrieb im Jahre 1973 wurde dank der Entwicklung der Lithiumbatterien die Leistung von eFlugzeugen erheblich gesteigert. Heute hat das effizienteste Flugzeug einen Verbrauch von umge-rechnet 1,3 l Treibstoff pro 100 km bei einer Geschwindigkeit von 170 km/h. Wenn die spezifische Batteriekapazität (Wh/kg) in Zukunft auf das Dreifache des heutigen Wertes erhöht werden kann, dann wird der Bau von kleineren elektrischen Flugzeugen wie sechssitzige Flugtaxis oder Flugzeuge für Geschäftsreisen möglich. Die Ideenschmiede Bauhaus Luftfahrt e.V. (München) hat das Konzept "Ce-Liner" entwickelt. Eine Studie beschreibt ein batteriebetriebe-nes Kurzstrecken-Passagierflugzeug für 190 Passagiere. Bei Flugdistanzen von 1600 km könnte ein solches Flug-zeug im Jahre 2035 79% aller Flugstrecken bedienen. Das Flugzeug wird mit Lithiumbatterien ausgestattet und von Elektromotoren auf Basis von Hochtemperatur-Supraleitern (HTS) mit zwei Mantelpropellern angetrieben. HTS-Motoren erreichen heute schon Leistungsdichten von 10 kW/kg. Eine Steigerung auf bis zu 40 kW/kg erscheint mög-lich. Die aerodynamische Effizienz des eFlugzeugs soll durch das nicht planare Tragflächenkonzept "C-Wing" ge-währleistet werden. Das Aufladen des Flugzeugs erfolgt durch Austausch von Batteriecontainern. Insgesamt gibt das Konzept einen wissenschaftlich fundierten Ausblick auf eine emissionsfreie Luftfahrt. Die Realisierung hängt von der Entwicklung von Kerntechnologien wie Batterien und HTS-Elektromotoren ab. ____________________________________________________________ - 006 - Solarrallye, Solarauto

Jetzt wird es ernst. Bei der "World Solar Challenge" soll erstmals auch der praktische Nutzwert von Solar-rennautos zählen Siemer, Jochen In: Photon. Das Solarstrom-Magazin (2013) 9, S.38-43 (6 Seiten, 18 Bilder)

Dass man allein mit Sonnenkraft 3000 Kilometer quer durch Australien fahren kann, hat die World Solar Challenge schon etliche Male bewiesen. Dabei geht es nicht nur um das schnellste Auto, sondern in den letzten Jahren auch um das beste Design. Dieses Jahr haben die Organisatoren der Solarrallye das Reglement so geändert, dass in der "Challenger Class" die teilnehmenden Autos näher an eine praktische Nutzbarkeit herangeführt werden sollen: die Modelle müssen vier Räder, eine bestimmte Sitzposition des Fahrers sowie mehr Gesamthöhe haben. In der "Cruiser Class" geht es zwar auch darum, die Strecke in einem möglichst hohen Durchschnittstempo zu meistern, doch daneben zählt eben auch, wie innovativ das Auto ist und wie nah an dem Ziel, der Elektromobilität zum Fortschritt zu verhelfen. In der "Cruiser Class" wird die Universität Bochum ihren "PowerCore SunCruiser" fahren, der einen Solar-generator aus Galliumarsenid-Solarzellen und einen Lithiumionen-Akku aufweist. Als wichtigster Entwicklungsschritt für das 2013er-Modell gilt der neue Radnabenmotor mit "PowerCore"-Elektrostahl von Thyssen-Krupp.


- 007 - Sicherheitsarchitektur, Kryptographie, Elektroauto

Automotive Security Herausforderungen an das Fahrzeugnetz der Zukunft Hechler, Jochen; Molter, Gregor H. In: Buch; VDI/VW-Gemeinschaftstagung, Automotive Security, Kassel, DE, Sep 24-25, 2013 in: VDI-Berichte 2203 (2013) S.89-98, Düsseldorf: VDI-Verlag (http://www.vdi-verlag.de), 978-3-18-092203-4 (10 Seiten, 14 Quellen) http://www.vdi-literatur.de/schriftenreihen/berichte.asp

Die Herausforderungen im Bereich der Automotive Security werden zukünftig deutlich zunehmen: Zum einen durch die stärkere Vernetzung der Fahrzeuge untereinander, z.B. Car2X-Kommunikation, zum anderen durch die Anbin-dung der Fahrzeuge an dedizierte Backends, zum Beispiel Software-Update-Funktionalitäten oder Elektroauto-Infrastruktur, um nur einige zu nennen. Heutzutage werden zur Wahrung von Privatheit und Sicherheit in der Regel Public-Key-Kryptographieverfahren angewandt. Insbesondere die Pseudonymisierung der Fahrzeugidentität mit Hilfe einer Vielzahl von Pseudonymen, die von einem Fahrzeug zeitgleich verwendet werden können, führt zu einem stark ansteigenden und sehr intensiven Gebrauch von asymmetrischen Schlüsseln. Diese Arbeit gibt einen Überblick über die Pseudonymisierung in der Car2X-Kommunikation. Die beiden gängigsten Public-Key-Kryptographieverfahren werden skizziert und auf ihre Sicherheit und Angreifbarkeit in Bezug zur Pseudonymisierung untersucht. Abschlie-ßend werden die Eckpunkte einer zukünftigen sicheren Fahrzeug- und Car2X-Architektur vorgestellt um Privatheit anhand von Pseudonymisierung sicherzustellen. ____________________________________________________________ - 008 - Stadtbus, Hybridfahrzeug

Freie Fahrt für grüne Stadtbusse. Nutzfahrzeuge Henrichs, M. In: VDI-Nachrichten 67 (2013) 43, S.7 (1 Seite, 2 Bilder)

Die Kombination von Elektromotor und Dieselmotor bietet sich besonders im öffentlichen Personennahverkehr und bei der Müllabfuhr an, da hier sehr viele Anfahr- und Bremsvorgänge wiederkehrend auftreten und sich eine Rück-gewinnung der Bremsenergie (Rekuperation) vorteilhaft anbietet. Lösungen dafür sind vorhanden, wie mit den dop-pelmotorigen Stadtbussen MAN Lion City Hybrid und den Solaris Urbino 8. Leider sieht die Praxis anders aus, und nur wenige derartige Stadtbusse sind unterwegs. Wie eine vorgestellte Studie (RWTH Aachen) zeigt, bringen die Hybridbusse zwar einen Beitrag zur Lärmminderung, aber die erhoffte Kraftstoffeinsparung konnte nicht erreicht wer-den. Reine Elektrobusse sind in Deutschland noch nicht zu finden, weisen sie doch schon allein durch den Radna-benmotor Vorteile auf. Eine Reichweite von bis zu 200 km ist hier realistisch. Problematisch ist eine Fahrzeughei-zung. Hier wird eine Sitzplatzheizung vorgeschlagen, die nur zu wirken beginnt, wenn der Sitzplatz belegt wird. ____________________________________________________________ - 009 - extern-nachladbare Hybridfahrzeuge, autarke Hybridfahrzeuge

Eine prädiktive und optimierungsbasierte Betriebsstrategie für autarke und extern nachladbare Hybridfahr-zeuge Kutter, Steffen In: Dissertation; (2013) S.1-267 (267 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen)

Ziel dieser Arbeit war die Erarbeitung einer Betriebsstrategie für Hybridfahrzeuge, welche sowohl im ladungserhal-tenden Betrieb (autarker Hybrid) als auch im entladenden Betrieb bei entsprechender externer Nachlademöglichkeit (Plug-in Hybrid) in Abhängigkeit der vorhandenen Informationen die maximale Verbrauchsreduktion realisieren kann und zudem eine Onlineumsetzung im Fahrzeug ermöglicht. Hierfür erfolgte ausgehend von einem Vergleich der Ei-genschaften existierender Betriebsstrategieansätze die Erarbeitung eines kombinierten Ansatzes mit einer äquiva-lenzbasierten Strategie (ECMS) als Kernalgorithmus, wobei die Regelbasis adaptiv bzw. prädiktiv angepasst werden kann. Für die prädiktive Anpassung des Äquivalenzfaktors wurde die etablierte Methode der Dynamischen Optimie-rung zur Reduktion des Berechnungsaufwands angepasst. Für die reale Umsetzung im Fahrzeug müssen v.a. die fahrwiderstandsrelevanten Größen sowie die Bordnetzlast genau erfasst werden. Zur Bewertung der ECMS als Onli-ne-Regler im Fahrzeug wurde basierend auf einem detaillierten Fahrzeugmodell ein rechenzeitefifrzientes dynami-sches Fahrzeugmodell entwickelt. Für die reine Adaption wurden die zwei Ansätze PI-Regler und Tanh-Filter opti-miert und verglichen. Für die zur Abbildung der real zu erwartenden Prädiktionsgenauigkeit genutzten variierenden Geschwindigkeitsprofile auf identischer Strecke konnte je nach Entladung eine Verbrauchsreduktion von 1,1% bei hoher Entladung (70%) bzw. 2,3% bei niedriger Entladung (0%, 30%) erzielt werden. Der ermittelte Verbrauchsein-fluss des Steigungsprofils ist gering, solange Fahrtbeginn und -ende auf vergleichbarem Höhenniveau liegen und die Fahrleistungsgrenzen bzw. die Ladezustandsbeschränkungen des Energiespeichers nicht erreicht werden. Wie die Untersuchungen auf dem RCP-System zeigen, ist der Rechenleistungsbedarf der ECMS und auch der GPO, als mehrmaliger Aufruf der ECMS Kernroutine, beschränkt. Die Qualität der Prädiktion, insbesondere im urbanen Be-reich, wird durch die zunehmende Vernetzung der Fahrzeuge mit der Infrastruktur steigen. ____________________________________________________________


- 010 - Szenario-Analyse, Kraftfahrzeugantrieb, Entwicklungstrend

Der PKW-Markt bis 2040: Was das Auto von morgen antreibt. Szenario-Analyse im Auftrag des Mineralölwirt-schaftsverbandes Brokate, Jens; Özdemir, Enver Doruk; Kugler, Ulrike In: (2013) S.1-48, Braunschweig: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) (48 Seiten, 23 Bilder, 11 Tabel-len, 27 Quellen) http://elib.dlr.de/cgi/sfr_auth/krb5login.cgi?loginparams=%2F84131%2F2%2FMWV_Bericht_Der_PKW-Markt_bis_2040_final.pdf http://www.mwv.de/upload/Publikationen/dateien/DLR-Studie_Pkw-Markt_2040_MQPBDJRL7FdcF45.pdf

Individuelle Mobilität und Klimaschutz im Verkehr zusammen zu bringen, ist eine Herausforderung. Die Studie be-trachtet die mögliche Entwicklung auf dem deutschen Pkw-Markt vor dem Hintergrund sinkender CO2-Flottenzielwerte bis zum Jahr 2040, ohne dass die Mobilitätsbedürfnisse eingeschränkt werden. Der Käufer und sein Entscheidungsverhalten stehen hierbei im Mittelpunkt. Das agentenbasierte Modell VECTOR21 (Vehicle Technolo-gies Scenario Model) simuliert die Konkurrenzsituation zwischen konventionellen Fahrzeugen und alternativen An-triebskonzepten auf dem Neufahrzeugmarkt. Auf Basis eines Lebenszykluskostenansatzes wird für 900 Kundentypen das günstigste und gleichzeitig emissionsärmste Fahrzeug ermittelt. Die Fahrzeuge werden in drei Fahrzeugklassen eingeteilt, die Jahresfahrleistungen spezifisch je Fahrzeuggröße in 60 Gruppen (in 1.000-km-Schritten) aufgeteilt. Die Kunden wiederum werden nach Fahrzeugklasse, Jahresfahrleistung und Adoptergruppe differenziert. In dieser finden sich 5 Charaktere, vom 'Innovator', der neuen Antriebstechnologien gegenüber aufgeschlossen ist und bereits ist, bis zu 10% mehr dafür zu investieren, bis hin zum 'Laggard' (Nachzügler), der gar nicht bereit ist, einen Aufpreis hinzu-nehmen. Anhand verschiedener Szenarien wird untersucht, welchen Einfluss regulatorische Handlungsoptionen und Parametervariationen auf die Zusammensetzung der Neufahrzeugflotte, den Endenergieverbrauch und die Mobili-tätskosten haben könnte. Hierbei wird keine Prognose gemacht, sondern es werden Entscheidungshilfen erarbeitet, welche Zielvorgaben realistisch sind, welche Antriebskonzepte dazu beitragen können und welche politischen Ein-flussmöglichkeiten sich wie auswirken. Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass auch bei einer Verschärfung des Emissionsgrenzwerts auf 45 g CO2/km im Jahr 2040 noch 85 Prozent der verkauften Neuwagen einen Verbren-nungsmotor haben müssen, um Unabhängigkeit bei der Reichweite zu garantieren. Rein batterieelektrische Antriebe sind für die Mehrzahl der Kunden zudem unter den angenommenen Rahmenbedingungen zu teuer, die Mehrkosten lassen sich durch Einsparungen bei den Energiekosten nicht kompensieren. Forschung und Entwicklung helfen bei der Kostensenkung, dennoch betragen unter den getroffenen Annahmen die durchschnittlichen Mehrkosten in den kommenden 30 Jahren je nach Fahrzeugsegment zwischen 22 und 30 Prozent. Für den Staat führen die ambitionier-ten Emissionsvorgaben im Basis-Szenario zu Steuerausfällen von bis zu 53 Prozent im Jahr 2040. ____________________________________________________________ - 011 - Hawaii, Inselverkehr, Elektrofahrzeug, Komplettumstellung

Electric Vehicle paradise. How Hawai'i Can Lead the World in Deployment Elkind, Ethan; Ku, Anne In: (2013) (36 Seiten, Bilder, 62 Quellen) http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&qesrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CC4QFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.law.berkeley.edu%2Ffiles%2Fccelp%2FCLEE_UHMC_EV_Report_1.pdf&ei=ivVkUpe1L8nHtQb34YHQBA&usg=AFQjCNFLNc7X0tl9qNBbM5mhssh5QExUOA&bvm=bv.54934254,d.Y

Hawaii ist ein Inselstaat, bestehend aus sechs bevölkerten tropischen Inseln im Herzen des Nordpazifik. Neben den nahezu 1,4 Millionen Einwohnern steht Hawaii mit fast 8 Millionen Besuchern im Jahr 2012 für ein globales Touristen-Paradies mit einem entsprechend hohen Energiebedarf. Obwohl der Staat stark auf erneuerbare Energiequellen setzt, muss immer noch eine enorme Menge an fossilen Brennstoffen, unter anderem für den Verkehr, importiert werden. Dies ist verbunden mit Beeinträchtigungen der Umwelt und hohen Kosten. Die öffentlich geförderte und an der Universität des Hawai'i Maui College angesiedelte Maui Electric Vehicle Alliance (Maui EVA), hat daher die Her-ausforderungen und die Möglichkeiten der Elektrifizierung des Verkehrs auf den Inseln untersucht. Die für Elektroau-tos typischen geringen Reichweiten spielen auf den vergleichsweise kleinen Inseln eine untergeordnete Rolle, so dass sich hier ideale Zielgruppen bei den Bewohnern, aber vor allem auch bei den Mietautos findet. Ziel ist es, die Errichtung der notwendigen Infrastruktur zu forcieren und gleichzeitig Wege zu finden, die Kosten zu reduzieren. Hierbei bietet Hawaii mit seinen rund 1 Million Fahrzeugen ein ideales Gebiet für einen Feldversuch für die Autoher-steller. Auf der öffentlichen Seite soll eine reduzierte Bürokratie potentielle Investoren unterstützen, damit der erfor-derliche Mehrbedarf an elektrischer Energie und ihrer Verteilung kurzfristig erfolgen kann. In dem Report erfolgt eine Betrachtung der technischen Gegebenheiten und der aktuellen Entwicklungen auf den einzelnen Inseln Hawais. Da-mit Hawaii tatsächlich ein Paradies für Elektrofahrzeuge werden und entsprechende Aktivitäten im Rest der Welt an-stoßen kann, müssen öffentliche und private Leitfiguren allerdings die in dem Report beschriebenen Herausforderun-gen auch angreifen. ____________________________________________________________


Antriebssysteme - 012 - Hybridfahrzeug, Leistungsverzweigung, Torsionsschwingung

Torsional vibration characteristics of a power-split hybrid system Tang, Xiaolin; Zhang, Jianwu; Yu, Haisheng; Liang, Zou In: International Journal of Electric and Hybrid Vehicles (online) 5 (2013) 2, S.108-122 (15 Seiten, 7 Bilder, 4 Tabel-len, 18 Quellen) http://dx.doi.org/10.1504/IJEHV.2013.056294

A torsional vibration dynamic model is built to predict the torsional vibration characteristics of a power-split hybrid system. On the basis of this dynamic model, the system dynamic equations of hybrid driveline are set, from which the natural frequencies and relevant mode shapes under different driving modes are solved using the corresponding ei-genvalue problem. The calculated results show that the low frequencies occur mainly in the torsional vibration of wheels and vehicle, the intermediate frequencies are relevant to the torsional vibration of the sun gears, the differen-tial and the reducer, in general, and the high frequencies are related to the torsional vibration of planets. ____________________________________________________________ - 013 - Hybridelektrokraftfahrzeug, Zündsystem

Feature extraction of electromagnetic interference in hybrid electric vehicle ignition system Li, Xu; Wang, Zhengsheng; He, Jugang In: International Journal of Electric and Hybrid Vehicles (online) 5 (2013) 2, S.123-129 (7 Seiten, 5 Bilder, 12 Quellen) http://dx.doi.org/10.1504/IJEHV.2013.056300

Wavelet Packet Transform (WPT) is employed to analyse the common mode (CM) current signal from the ignition system of a Hybrid Electric Vehicle (HEV). The CM current signal is decomposed into 16 subbands using WPT in the frequency domain. The integrated energy parameter of Wavelet Packet Coefficient (WPC) is extracted to describe electromagnetic interference (EMI) characteristics. The location of the main frequency zone for energy distribution was confirmed as the frequency band (62.5-70.3 MHz). When WPT is used, the obtained CM current spectrum has the same energy features compared with the spectrum derived using Fast Fourier Transform (FFT). The results accu-rately indicate that when WPT is used, the extracted integration energy parameter of WPC can also represent EMI characteristics. ____________________________________________________________ - 014 - Elektrofahrzeug, Wechselstrommotor

High-frequency equivalent model of AC motor for electric vehicle drive system Yang, Yongming; Peng, Hemeng; Wang, Quandi In: International Journal of Electric and Hybrid Vehicles (online) 5 (2013) 2, S.130-142 (13 Seiten, 15 Bilder, 2 Tabel-len, 10 Quellen) http://dx.doi.org/10.1504/IJEHV.2013.056304

The application of the motor drive system in electric and hybridelectric vehicles can lead to a significant increase in electromagnetic compatibility (EMC). The AC motor as an important part of motor drive system must be considered. In this paper, a high-frequency modelling method of the AC motor is presented. The modelling method consists of deriving the motor model parameters from mathematical resolution of the electrical circuit equations and observation of the variations of the motor impedance with the frequency. All parameters of the proposed models are obtained by Differential Mode (DM) and Common Mode (CM) impedance measurement in frequency domain. The model is veri-fied by impedance measurement of a synchronous motor. The method proposed in the paper can be used to obtain a high-frequency equivalent circuit of an AC motor and predict conducted electromagnetic interference in motor drive system. ____________________________________________________________ - 015 - Fahrzeuglenkung, Elektrofahrzeug, Servolenkung

Optimisation of energy in electric power-assisted steering systems Danapalasingam, Kumeresan A. In: International Journal of Electric and Hybrid Vehicles (online) 5 (2013) 2, S.143-154 (12 Seiten, 11 Bilder, 13 Quel-len) http://dx.doi.org/10.1504/IJEHV.2013.056305

Electric Power-assisted Steering (EPS) is a control system where an electric motor is used to provide assistance in vehicle steering. In this work controllers are designed for column-type EPS systems to enable energy optimisation. Two EPS systems are considered, namely brushed DC motor equipped EPS and brushless DC (BLDC) motor equipped EPS. Using mathematical models of EPS controllers are developed based on nonlinear adaptive regulation method to generate driver torque. Proportional-Integral-Derivative (PID) control is then applied to produce assistance


torque in accordance to desired energy saving. Simulation results using Matlab show the trade-off between driver's comfort and energy consumption. The control paradigm introduced here fits appropriately in electric vehicles (EVs) where electrical energy is scarce. ____________________________________________________________ - 016 - Elektrofahrzeug, Antrieb, General Motors, Betriebsbedingung

Dynamic Analysis and Various Mode Strategy Comparisons of the Two-Mode Hybrid Transmission Du, Ai-Min; Xu, Da-Jin In: Buch; Progress in Functional Manufacturing Technologies III: Special topic volume with invited peer reviewed papers only in: Key Engineering Materials 584 (2013) S.92-96, Zürich: Trans Tech Publications (http://www.ttp.net) (5 Seiten) http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.584.92 http://www.scientific.net/KEM.584.92

In 2007, a new hybrid electric vehicle was released by General Motor, which is called as Two-mode hybrid electric vehicle. The two-mode hybrid car is famous for its hybrid transmission, which contains two electric motors/generators, three planetary gear sets and four controlled clutches, and allows six different operation modes: two electrically vari-able transmission modes and four fixed-gear modes. This paper analyzes the operating condition of the electric ma-chines (Motors/generators) in each mode. And then, it presents three mode selection strategies in order to make a comparison of them. ____________________________________________________________ - 017 - Elektrofahrzeug, Getriebeelektronik, automatisches Getriebe

Research on gear-change control technology for the clutchless automatic-manual transmission of an electric vehicle Yu, Chih-Hsien; Tseng, Chyuan-Yow In: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D (Journal of Automobile Engineering) 227 (2013) 10, S.1446-1458 (13 Seiten, 13 Bilder, 3 Tabellen, 13 Quellen) http://dx.doi.org/10.1177/0954407013482676

A lightweight electric vehicle equipped with an automatic-manual transmission offers many advantages in terms of the transmission efficiency, the improvement in driveability, and the shift quality. A conventional automatic-manual transmission for a vehicle powered by an internal-combustion engine requires an electronically controlled clutch to isolate and engage the engine power for smooth gear changes, because of the high inertia of the internal-combustion engine. This makes the system complicated and, therefore, more expensive. Hence, a clutchless automatic-manual transmission with the advantages of a high efficiency, a low cost and a simple structure was adopted and developed in this paper. This study is focused on exploring the feasibility of a clutchless automatic-manual transmission adopted in an electric vehicle and proposes a gear-change control technique for a clutchless automatic-manual transmission, which includes identification of the model parameters, control of the synchronization speed during gear engagement, and motion control of the gear-change actuator mechanism. Theoretical analysis, simulation and experiment confirm that the designed control technique is able to achieve smooth gear shifting. Therefore, the feasibility of a clutchless automatic-manual transmission is verified. ____________________________________________________________ - 018 - Elektrofahrzeug, elektrische Antriebstechnik, Hybridantrieb

Mobile elektrische Antriebstechnik. Intelligente Systeme bewegen die Welt von morgen Franck, David; Hameyer, Kay In: RWTH Themen (2013) 1, S.28-31 (4 Seiten, 3 Bilder)

Im Zuge der Realisierung einer nachhaltigen Energieversorgung steht die Elektromobilität als wichtiger Baustein im Fokus. Angesichts des Klimawandels sowie endlicher Ressourcen und der damit verbundenen strikten Vorgaben an die Emissionswerte muss die Mobilität der Zukunft effizienter und damit klimafreundlicher werden. Elektrische Antrie-be kommen sowohl in hybriden Anwendungen als auch in selbständiger Form zum Einsatz. Während bei hybriden Lösungen die Antriebsleistung eines Verbrennungsmotors mit Elektromaschinen gekoppelt wird, stellen die Elektro-maschinen bei reinen Elektrofahrzeugen die gesamte Antriebsleistung. In Summe spricht man von alternativen An-trieben, bei diesen können eine oder mehrere Elektromaschinen zum Einsatz kommen. Die hybride Energiespeiche-rung erfolgt durch einen herkömmlichen Treibstofftank und einen Speicher für elektrische Energie in Form eines elektrochemischen Speichers, meistens eine Batterie. Das Elektrofahrzeug hingegen besitzt einen rein elektrischen Antriebsstrang, dessen Hauptkomponenten die elektrischen Maschinen mit der dazugehörigen Leistungselektronik und die Batterie sind. ____________________________________________________________


- 019 - Finite-Elemente-Methode, Portalachse

Parametric optimization of the output shaft of a portal axle using finite element analysis Ooi, Jong Boon; Wang, Xin; Lim, Ying Pio; Tan, ChingSeong; Ho, Jee-Hou; Wong, Kok-Cheong In: Strojniski vestnik - Journal of Mechanical Engineering 59 (2013) 10, S.613-619 (7 Seiten, 9 Bilder, 6 Tabellen, 14 Quellen) http://dx.doi.org/10.5545/sv-jme.2012.887 http://www.sv-jme.eu/home/

A portal axle unit is a gearbox unit installed on a vehicle for higher ground clearance and driving in off-road condi-tions. Shafts must be exceptionally tough and light to improve the overall performance of the portal axle unit. In this paper, a hollow shaft with a rib at both ends was proposed. The torsional stress of the three-dimensional shaft model was determined using finite element analysis (FEA) and validated by experimental testing. The hollow shaft thick-ness, rib thickness, depth of spokes, rib fillet radius, and number of spokes are the five of parameters considered in the torsional strength analysis of the rib. A Taguchi orthogonal array (L25) was applied to determine the optimum set of parameters for the proposed shaft. The strength and weight of the optimized model were calculated and compared to the solid shaft, hollow shaft, and proposed model. The optimized model showed improvement in torsional strength with a slight increase in weight compared to the benchmark model. ____________________________________________________________

Fahrzeugelektronik, IKT - 020 - Lithiumionenbatterie, Hybridfahrzeug

Electronic integration of fuel cell and battery system in novel hybrid vehicle Fisher, Peter; Jostins, John; Hilmansen, Stuart; Kendall, Kevin In: Journal of Power Sources 220 (2012) S.114-121 (8 Seiten, 17 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.071

The objective of this work was to integrate a lithium ion battery pack, together with its management system, into a hydrogen fuel cell drive train contained in a lightweight city car. Electronic units were designed to link the drive train components using conventional circuitry. These were built, tested and shown to perform according to the design. These circuits allowed start-up of battery management system, motor controller, fuel cell warm-up and torque moni-toring. After assembling the fuel cell and battery in the vehicle, full system tests were performed. Analysis of results from vehicle demonstrations showed operation was satisfactory. The conclusion was that the electronic integration was successful, but the design needed optimisation and fine tuning. Eight vehicles were then fitted with the electroni-cally integrated fuel cell-battery power pack. Trials were then started to test the integration more fully, with a duration of 12 months from 2011 to 2012 in the CABLED project. ____________________________________________________________ - 021 - hybrides Elektroserienfahrzeug, Kraftstoffeinsparung

Active-charging based powertrain control in series hybrid electric vehicles for efficiency improvement and battery lifetime extension Zhang, Xi; Mi, Chris-Chunting; Yin, Chengliang In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.292-300 (9 Seiten, 33 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.06.117

This paper presents a powertrain control strategy for a series hybrid electric vehicle (SHEV) based on the integrated design of an active charging scenario and fixed-boundary-layer sliding mode controllers (FBLSMCs). An optimized charging curve for the battery is predetermined rather than subject to engine output and vehicle power demand, which is a total inverse of normal SHEV powertrain control process. This is aimed to remove surge and high-frequency charge current, keep the battery staying in a high state-of-charge (SOC) region and avoid persistently-high charge power, which are positive factors to battery lifetime extension. Then two robust chattering-free FBLSMCs are designed to locate the engine operation in the optimal efficiency area. One is in charge of engine speed control, and the other is for engine/generator torque control. Consequently, not only fuel economy is improved but also battery life expectancy could be extended. Finally, simulation and experimental results confirm the validity and application feasi-bility of the proposed strategy. ____________________________________________________________


Energiespeicherung, Energiewandler - 022 - Brennstoffzelle, Range-Extender, Elektroauto

Brennstoffzellen als Range Extender für Elektrofahrzeuge Ogrzewalla, Jürgen; Walters, Marius; Kuhlmann, Axel In: Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ 115 (2013) 11, S.856-860, 862-863 (5 Seiten, 9 Bilder, 13 Quellen)

Zur Reichweitenerhöhung batterieelektrischer Fahrzeuge (BEV) werden verschiedene hybride Topologien entwickelt. Wasserstoff ist ein bisher ungenutztes Potenzial erneuerbarer Elektrizität. Studien zeigen, dass die Rückverstromung und der Verkauf von Wasserstoff als Kraftstoff einen wirtschaftlichen Betrieb erneuerbarer Energien, etwa Windener-gie ermöglichen. Im Rahmen des Projektes Breeze wird ein Brennstoffzellen-Range Extender für die Subkompakt-klasse entwickelt. Plattform ist ein Fiat 500 mit batterieelektrischem Antriebsstrang der FEV. Elektromotor und Leis-tungselektronik sind im Bauraum des ursprünglichen Antriebsstrangs untergebracht, die Batteriekapazität liegt bei 12 kWh, dies bedeutet eine Reichweite von 80 km. Durch den FC-REX ergibt sich eine Reichweitenverlängerung um 180 km. Vorgestellt wird im Beitrag das kompakte Systempackage, das sicherstellen sollte, dass der Fahrzeuginnen-raum nicht verringert wird. Das REM wird anstelle der Reserveradmulde unterhalb des Fahrzeugkofferraums instal-liert, die Nebenaggregate in die Endplatten, sodass das REM im vorhandenen Bauraum dargestellt werden kann. Das Kühlmittelpumpengehäuse wurde teilweise in die Endplatte integriert, das Thermomanagement erfolgt über ein in die Endplatte integriertes Bypass-Ventil. Es wird ein Gesamtbetriebs-Kostenvergleich auf Basis der Preisstudien des US-amerikanischen Departments of Energy für Brennstoffzellenfahrzeuge in Serienproduktion und Batteriepreis-studien der FEV durchgeführt, der zeigt, dass bei einer Betriebszeit von 3 Jahren das FC-Rex-Fahrzeug gegenüber dem reinen Brennstoffzellenfahrzeug 1100 Dollar preiswerter ist, gegenüber dem reinen BEV knapp 4000 Dollar. ____________________________________________________________ - 023 - Lithium-Ionen-Batterie, thermoelektrische Wärmepumpe

Thermoelektrische Wärmepumpe für Lithium-Ionen-Batterien Wehowski, Manuel; Grünwald, Jürgen; Heneka, Christian; Neumeister, Dirk In: Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ 115 (2013) 11, S.900-902,904-905 (5 Seiten, 4 Bilder, 3 Quellen)

Lithium-Ionen müssen wegen ihrer Eigenerwärmung und bei entsprechenden Klimabedingungen zur Gewährleistung der Dauerhaltbarkeit in einem definierten Temperaturbereich gehalten werden. Als Temperierverfahren wird hier das Prinzip der thermo-elektrischen Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen vorgestellt. Eine thermoelektrische Wärme-pumpe (TEWP) nutzt den Peltiereffekt, durch den Wärme von einer kalten zu einer warmen Seite gepumpt werden kann. Weitere Einflussgrößen, die berücksichtigt werden müssen, sind die Joulsche Wärme und die Wärmeleitung. Je nach Temperieraufgabe sind die geeigneten thermoelektrischen Module (TEM) unter den Berücksichtigung der Aspekte Energieeffizienz, Kosten, Gewicht und Bauraum auszuwählen. Bei Behr wurden im Rahmen der TEWP-Entwicklung Kennfelder von Einzelmodulen und Wärmedurchgänge der Anbindungsschichten. Mit den Daten können Wärmeübertrager in dem thermohydraulischen Simulationstool Biss abgebildet werden. Biss ermöglicht die Integrati-on von Wärmeübertragern in einem Gesamtsystem und die stationäre und instationäre Simulation. Im Beitrag werden zwei in ein Gesamtsystem mit einer zu temperierenden Lithium-Ionen-Batterie integrierte TEWP-Varianten beschrie-ben und verglichen: (1) thermoelektrische Temperierplatte; (2) thermoelektrischer Wasserkonditionierer. Systemver-gleich, die simulierten COP-Verläufe und der Vergleich zu Chiller-Systemen zeigt, dass TEWP das Heizen und Küh-len von Batterien bei sehr niedrigen sowie hohen Außentemperaturen in weiten Arbeitsbereichen ermöglichen. ____________________________________________________________ - 024 - Elektroauto, Entwicklung, Brennstoffzelle, Blockcopolymer

Polymers for fuelcells and fuell-cell systems. Renewed interest in hydrogen fuel cells for long-range e-mobility Maier, Gerhard In: CHEManager 22 (2013) Sonderausgabe 1: VIP - Visions in Plastics. Polymers for a sustainable future, S.16-17 (2 Seiten, 5 Bilder)

Elektroautos sind eine reale Option für unsere künftige Mobilität. Während batteriebetriebene Fahrzeuge günstig für auf Stadtbereiche beschränkte Fahrten sind, ermöglichen Hybridmotoren bereits größere Fahrstrecken. Für Lang-streckenfahrten gewinnt der Einsatz von Brennstoffzellen zunehmend an Bedeutung. Eine Schlüsselkomponente der Brennstoffzelle ist die Membran. Hierfür wird ein hochspezialisiertes Polymer angewendet. Die Brennstoffzellentech-nologie wird erläutert und speziell die Membran als Herzstück beschrieben. Verglichen wird die Leistung von Brenn-stoffzellen mit optimierten sulfonierten Kohlenwasserstoff-Blockcopolymeren. ____________________________________________________________


- 025 - Lithiumionenbatterie, Siliciumanode, Lithiumsilicidbildung

Memory effect highlighting in silicon anodes for high energy density lithium-ion batteries Ulldemolins, Michel; Le Cras, Frederic; Pecquenard, Brigitte In: Electrochemistry Communications 27 (2013) S.22-25 (4 Seiten, 6 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2012.10.027

A memory effect occurring on silicon electrodes during lithium insertion/deinsertion was revealed by means of elec-trochemical characterizations. The reversible capacity fading is triggered when the electrodes are cycled between Li-rich compositions, which are actually achieved in selected conditions (current density, voltage window, electrode thickness). It is correlated with a structural evolution of Li-rich alloys, i.e. the crystallization of Li15Si4 or the probable ordering of other Li-rich phases. It should be avoided in Li-ion practical cells by an appropriate cell design. ____________________________________________________________ - 026 - Lithiumionenbatterie, protische Ionenflüssigkeit

Protic ionic liquids as electrolytes for lithium-ion batteries Menne, S.; Pires, J.; Anouti, M.; Balducci, A. In: Electrochemistry Communications 31 (2013) S.39-41 (3 Seiten, 9 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2013.02.026

In this work the authors report for the first time about the use of protic ionic liquids (PILs) as electrolyte for lithium-ion batteries. The electrolyte 1 M LiTFSI in Et3NHTFSI displays a conductivity comparable to that of aprotic ionic liquids, and electrochemical stability window large enough to allow the realization of LIBs containing LFP as cathode and LTO as anode. The use of this PIL as electrolyte in LIBs allows the realization of devices able to deliver good capac-ity and promising cycling stability. ____________________________________________________________ - 027 - Lithiumionenbatterien, Referenzelektrode

Reliable reference electrodes for lithium-ion batteries La Mantia, F.; Wessells, C.D.; Deshazer, H.D.; Cui, Yi In: Electrochemistry Communications 31 (2013) S.141-144 (4 Seiten, 15 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2013.03.015

Despite the high attention drawn to the lithium-ion batteries by the scientific and industrial community, most of the electrochemical characterization is carried out using poor reference electrodes or even no reference electrode. In this case, the performances of the active material are inaccurate, especially at high current densities. In this work we show the error committed in neglecting the polarizability of lithium counter electrodes, and the authors propose two reference electrodes to use in organic electrolytes based on lithium salts, namely Li4Ti5O12 and LiFePO4. In particular, it was observed that, the polarizability of the metallic lithium counter electrode has a relevant stochastic component, which renders measurements at high current densities (above 1 mA.cm- 2) in two electrode cells non reproducible. ____________________________________________________________ - 028 - fortgeschrittene Lithiumionenbatterie, Elektrodenwerkstoffe

A new advanced lithium ion battery: Combination of high performance amorphous columnar silicon thin film anode, 5 V LiNi0.5Mn1.5O4 spinel cathode and fluoroethylene carbonate-based electrolyte solution Fridman, K.; Sharabi, R.; Elazari, R.; Gershinsky, G.; Markevich, E.; Salitra, G.; Aurbach, D.; Garsuch, A.; Lampert, J. In: Electrochemistry Communications 33 (2013) S.31-34 (4 Seiten, 16 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2013.04.010

A new advanced Li-ion battery comprising a high performance amorphous columnar silicon thin film anode, a high voltage LiNi0.5Mn1.5O4 spinel composite cathode and fluoroethylene carbonate (FEC)-based electrolyte solution (FEC/DMC 1:4 with 1 M LiPF6) is reported. This advanced battery demonstrated hundreds of cycles, excellent charge-discharge efficiency and rate capability. ____________________________________________________________ - 029 - Lithiumionenbatterie, Elektrodenmaterialien

Comparison of thermal stability between micro- and nano-sized materials for lithium-ion batteries Yi, Jin; Wang, Congxiao; Xia, Yongyao In: Electrochemistry Communications 33 (2013) S.115-118 (4 Seiten, 13 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2013.04.015

The thermal stabilities of several electrode materials of Li-ion batteries (Li4Ti5O12, LiFePO4, and LiCoO2) with different particle size (micro and nano-scale) under lithiated or delithiated state have been investigated using differential scan-ning calorimetry. The thermal stability (exothermic peak temperature and heat flow) is critically dependent on its oxi-


dation/reduction activity. Both lithiated Li4Ti5O12 and delithiated LiFePO4 show slight differences in thermal stability between the nano- and micro-scale, while delithiated nano-sized LiCoO2 exhibits lower exothermic peak temperature and larger thermal runaway than the micro-sized LiCoO2. ____________________________________________________________ - 030 - Lithium-Ionen-Akkumulator

Compatibility between LiNi0.5Mn1.5O4 and electrolyte based upon lithium bis(oxalate)borate and sulfolane for high voltage lithium-ion batteries Li, ChunLei; Zhao, Yangyu; Zhang, Hongming; Liu, Jinliang; Jing, Jie; Cui, Xiaoling; Li, Shiyou In: Electrochimica Acta 104 (2013) S.134-139 (6 Seiten, 28 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2013.04.075

To seek the compatibility between LiNi0.5Mn1.5O4 and electrolyte based upon lithium bis(oxalate)borate (LiBOB) and sulfolane (SL), the electrochemical performances of 0.7 mol L-1 LiBOB-SL/DMC (1:1) electrolyte are investigated. This electrolyte has characteristic of good stability against oxidative decomposition (5.3 V, vs. Li/Li+) and satisfactory safety performance. When used in LiNi0.5Mn1.5O4/Li cells, this electrolyte exhibits several advantages, such as stable cycle performance, low cell resistance, good rate performance, and high discharge voltage plateau. It suggests that LiBOB-SL/DMC electrolyte has good compatibility with LiNi0.5Mn1.5O4 cathode, and would be an attractive electrolyte for 5 V high voltage lithium-ion batteries based upon LiNi0.5Mn1.5O4 cathode. ____________________________________________________________ - 031 - Kohlenstoffnanoröhrchen, Lithium-Ionen-Akkumulator

Lithium storage performance of carbon nanotubes with different nitrogen contents as anodes in lithium ions batteries Ren, Wei; Li, Dejun; Liu, Hao; Mi, Rui; Zhang, Yi; Dong, Lei In: Electrochimica Acta 105 (2013) S.75-82 (8 Seiten, 40 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2013.04.145

The purpose of this work is to detect the performance of carbon nanotubes with different nitrogen contents as anodes in lithium ion batteries. Carbon nanotubes with different nitrogen contents were synthesized by a floating catalyst chemical vapor deposition method. Melamine was employed as nitrogen precursor to effectively monitor nitrogen content in the nitrogen doped carbon nanotubes (CNx-NTs) and to modify their structures. X-ray photoelectron spec-troscopy (XPS) was used to indicate the correlation between the nitrogen content and precursor amount. The study shows that with the increase of melamine amount, the growth rate of the tubes was enhanced and the diameter be-came bigger. Transmission electron microscopy (TEM) results demonstrated Bamboo-like structure of CNx-NTs. In-vestigation of their electrochemical properties as anodes for lithium ion batteries showed the discharge capacity of CNx-NTs anodes improved as their nitrogen concentration increased. Also, higher reversible capacities and better rate capabilities were observed. The superior electrochemical performance could be related to the high electrical conductivity and the larger number of defect sites. These performances revealed that the electrochemical activities of carbon nanotubes have been enhanced by the incorporation of nitrogen atoms. ____________________________________________________________ - 032 - Brennstoffzelle, Elektrofahrzeug, Energiemanagement

Optimal power management for fuel cell-battery full hybrid powertrain on a test station Xie, Changjun; Ogden, Joan M.; Quan, Shuhai; Chen, Qihong In: International Journal of Electrical Power and Energy Systems 53 (2013) S.307-320 (14 Seiten, 42 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.ijepes.2013.05.016

In this study, a test station of fuel cell-battery hybrid powertrain is established for validating the control strategy and system components as a Hardware-in-the-Loop test platform. Firstly, a fuel cell and LiFeO4 battery pack full hybrid powertrain is presented and the structure and methods of the module-based test station are described. Secondly, a power management strategy is proposed for the hybrid powertrain, aiming to minimize the hydrogen consumption of the fuel cell stack with a limited power rising rate and meanwhile to obtain a given depleting value for the state of charge (SOC) of the battery pack over the ECE driving cycle. The strategy has been implemented in the Mat-lab/Simulink software and its effectiveness is evaluated by the simulation results and experimental data from the test station. Finally, it is deduced that the proposed fuel cell-battery full hybrid powertrain can bring about greater im-provements in driving range than pure battery electric vehicle. Thus, it is confirmed that the full hybrid structure and optimal control scheme can be used to achieve specific objectives for fuel cell-battery hybrid powertrains. ____________________________________________________________


- 033 - Lithiumionenbatterie, zylindrische Zelle, Modelluntersuchung

Modeling and short circuit detection of 18650 Li-ion cells under mechanical abuse conditions Sahraei, Elham; Campbell, John; Wierzbicki, Tomasz In: Journal of Power Sources 220 (2012) S.360-372 (13 Seiten, 22 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.057

In this research a simple, yet accurate model of a single cell, needed for safety assessment of batteries under me-chanical abuse conditions, was developed. Extensive testing was performed on a 18650 lithium ion cell, including indentation by a hemispherical punch, lateral indentation by a cylindrical rod, compression between two flat plates, and three-point bending. The batteries were tested in an environmental chamber at a 10% SOC. A finite element model was developed, composed of shell elements representing outside casing, and solid elements for the active material with a binder lumped together with the current collectors and the separator. The jelly roll is modeled as a homogenized and isotropic material. The homogenous model assumes different properties in tension and compres-sion, but does not account for the effect of structural anisotropy caused by the layered nature of the jelly roll. Very good correlation was obtained between LS Dyna numerical simulation and test results in terms of load-displacement relations, deformed shape of the battery, and initiation and propagation of a crack in the shell casing. The FE model was also capable of predicting the onset of short circuit of the cell. ____________________________________________________________ - 034 - Lithium-Ionen-Akkumulator, Batteriemanagement

One-dimensional physics-based reduced-order model of lithium-ion dynamics Lee, James L.; Chemistruck, Andrew; Plett, Gregory L. In: Journal of Power Sources 220 (2012) S.430-448 (19 Seiten, 15 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.075

We present a method to produce a physics-based one-dimensional discrete-time state-space reduced-order model (ROM) of a lithium-ion cell. The resulting ROM can predict the five variables of a standard porous-electrode model-reaction flux, solid and electrolyte lithium concentration, and solid and electrolyte potentials-at any location across the cell cross section, as well as cell terminal voltage. The method to generate the model involves first linearizing the porous-electrode-model equations, and then deriving closed-form Laplace-domain transfer functions from the lin-earized equations. Next, the discrete-time realization algorithm (DRA) is used to convert the transfer functions into an optimal discrete-time state-space realization. Advantages of this approach include that the DRA avoids nonlinear optimization and gives a straightforward method for selecting the system order for the ROM. Simulation results dem-onstrate that the ROM cell voltage predictions and the ROM internal electrochemical variable predictions match very closely with results obtained by simulating the full nonlinear porous-electrode partial differential equations. ____________________________________________________________ - 035 - Protonenaustauschmembranbrennstoffzelle

Proton exchange membrane fuel cells cold startup global strategy for fuel cell plug-in hybrid electric vehicle Henao, Nilson; Kelouwani, Sousso; Agbossou, Kodjo; Dube, Yves In: Journal of Power Sources 220 (2012) S.31-41 (11 Seiten, 25 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.088

This paper investigates the Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) Cold Startup problem within the specific context of the Plugin Hybrid Electric Vehicles (PHEV). A global strategy which aims at providing an efficient method to minimize the energy consumption during the startup of a PEMFC is proposed. The overall control system is based on a supervisory architecture in which the Energy Management System (EMS) plays the role of the power flow su-pervisor. The EMS estimates in advance, the time to start the fuel cell (FC) based upon the battery energy usage during the trip. Given this estimation and the amount of additional energy required, the fuel cell temperature man-agement strategy computes the most appropriate time to start heating the stack in order to reduce heat loss through the natural convection. As the cell temperature rises, the PEMFC is started and the reaction heat is used as a self-heating power source to further increase the stack temperature. A time optimal self-heating approach based on the Pontryagin minimum principle is proposed and tested. The experimental results have shown that the proposed ap-proach is efficient and can be implemented in real-time on FC-PHEVs. ____________________________________________________________ - 036 - Elektrofahrzeugbatterie, Temperaturgleichmäßigkeit

Influence of operating conditions on the optimum design of electric vehicle battery cooling plates Jarrett, Anthony; Kim, Il-Yong In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.644-655 (12 Seiten, 13 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.06.114

The efficiency of cooling plates for electric vehicle batteries can be improved by optimizing the geometry of internal fluid channels. In practical operation, a cooling plate is exposed to a range of operating conditions dictated by the battery, environment, and driving behaviour. To formulate an efficient cooling plate design process, the optimum de-


sign sensitivity with respect to each boundary condition is desired. This determines which operating conditions must be represented in the design process, and therefore the complexity of designing for multiple operating conditions. The objective of this study is to determine the influence of different operating conditions on the optimum cooling plate design. Three important performance measures were considered: temperature uniformity, mean temperature, and pressure drop. It was found that of these three, temperature uniformity was most sensitive to the operating conditions, especially with respect to the distribution of the input heat flux, and also to the coolant flow rate. An additional focus of the study was the distribution of heat generated by the battery cell: while it is easier to assume that heat is gener-ated uniformly, by using an accurate distribution for design optimization, this study found that cooling plate perform-ance could be significantly improved. ____________________________________________________________ - 037 - Lithiumionenbatterie, Ladungsübertragung

Physical characterization of the charging process of a Li-ion battery and prediction of Li plating by electro-chemical modelling Legrand, N.; Knosp, B.; Desprez, P.; Lapicque, F.; Rael, S. In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.208-216 (9 Seiten, 27 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.06.130

This paper deals with occurrence of lithium plating on the negative electrode of lithium-ion batteries, a significant age-ing phenomenon known to damage lithium-ion battery performances. Charge transfer process, one of the two differ-ent steps of the process of Li insertion in the negative active material being the cause of this ageing, was considered here to be the limiting process. This transfer occurs at short-time scales. The second process, the diffusion of lithium in the solid insertion compound, occurring at relatively long-time scales, has not been fully examined here. The aim of this paper was to develop a new method to evaluate the maximal rate of a charge pulse solicitation to prevent this ageing phenomenon. The approach relies on the use of a fundamental model of lithium ion battery with coupled mass and charge transfer. To validate the method, 2 s microcycles have been performed on a commercial VL41M SAFT cell. Theoretical and experimental works led to the maximum current density to be applied without undesired Li depo-sition, depending on the state of charge (SOC). The abacus established for the cell of interest can orient further specifications for suitable use of the battery. ____________________________________________________________ - 038 - Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator, mechanisches Verhalten

Mechanical behavior of representative volume elements of lithium-ion battery cells under compressive load-ing conditions Lai, Wei-Jen; Ali, Mohammed Yusuf; Pan, Jwo In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.609-623 (15 Seiten, 12 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.06.134

The mechanical behaviors of lithium iron phosphate battery cells are investigated by conducting in-plane and out-of-plane compression tests of representative volume element (RVE) specimens of dry cells. The test results of cell RVE specimens under in-plane constrained compression indicate that the load carrying behavior of the cell RVE speci-mens is characterized by the buckling, the kink and shear band formation, and the final densification of the cell com-ponents. The SEM images of the active materials on electrodes and the test results of the cell RVE specimens under out-of-plane compression suggest that the porosity in the components and the macroscopic gaps between the com-ponents is up to 40%. The test results suggest that the lithium-ion battery cells can be modeled as anisotropic foams or cellular materials. The elastic buckling analyses for a beam with lateral constraints indicate that the higher order buckling modes and the critical buckling stresses in general agree with those observed in experiments. The elastic buckling analyses also justify the length selection of the cell RVE specimens. Finally, an idealized kinematic model is presented to explain the physical mechanisms of the kink and shear band formation in the cell RVE specimens un-der in-plane constrained compression. ____________________________________________________________ - 039 - evolutionärer Algorithmus, Lithium-Ionen-Akkumulator

Battery parameterisation based on differential evolution via a boundary evolution strategy Yang, Guangya In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.583-593 (11 Seiten, 32 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.06.139

Attention has been given to the battery modelling in the electric engineering field following the current development of renewable energy and electrification of transportation. The establishment of the equivalent circuit model of the battery requires data preparation and parameterisation. Besides, as the equivalent circuit model is an abstract map of the battery electric characteristics, the determination of the possible ranges of parameters can be a challenging task. In this paper, an efficient yet easy to implement method is proposed to parameterise the equivalent circuit model of bat-teries utilising the advances of evolutionary algorithms (EAs). Differential evolution (DE) is selected and modified to parameterise an equivalent circuit model of lithium-ion batteries. A boundary evolution strategy (BES) is developed


and incorporated into the DE to update the parameter boundaries during the parameterisation. The method can pa-rameterise the model without extensive data preparation. In addition, the approach can also estimate the initial SOC and the available capacity. The efficiency of the approach is verified through two battery packs, one is an 8-cell bat-tery module and one from an electrical vehicle. ____________________________________________________________ - 040 - Hybridelektrokraftfahrzeug, Sekundärbatterie

Electrochemical performance of LiCoO2/SrLi2Ti6O14 batteries for high-power applications Liu, Jianhong; Sun, Xiaoman; Li, Yanan; Wang, Xingqin; Gao, Yun; Wu, Ke; Wu, Ningning; Wu, Borong In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.371-376 (6 Seiten, 23 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.06.149

LiCoO2/SrLi2Ti6O14 Li-ion rechargeable batteries with ~6 Ah capacities are designed and assembled for use in hybrid electric vehicle (HEV) applications. For comparison, LiCoO2/Li4Ti5O12 batteries are also constructed using similar processing parameters. Power tests are carried out using the hybrid pulse power characterization (HPPC) method. Experimental results show that the LiCoO2/SrLi2Ti6O14 batteries have better power performance and more stable charge/discharge direct current (DC) resistances compared with the LiCoO2/Li4Ti5O12 batteries. At a 50% depth of discharge (DOD), LiCoO2/SrLi2Ti6O14 batteries have an excellent specific charge power density of 3973 W kg-1, which can be attributed to the high Li diffusion capability and high electronic conductivity of the SrLi2Ti6O14 material. ____________________________________________________________ - 041 - Hybridelektrokraftfahrzeug, Elektrofahrzeug, Batteriesystem

Characterising the in-vehicle vibration inputs to the high voltage battery of an electric vehicle Hooper, James Michael; Marco, James In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.510-519 (10 Seiten, 23 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.06.150

There has been little published research critically examining the mechanical integration of battery systems within ei-ther EVs or HEVs. Many of the existing Standards are designed to validate the fail safe function of the battery pack as opposed to assessing the mechanical durability of the complete system. If excessive vehicle warranty claims are to be avoided it is important that engineers tasked with the design of the battery installation properly understand the magnitude and frequency of the vibration inputs that the battery will be exposed too during the vehicle's predicted life. The vibration characteristics of three different commercially available EVs have been experimentally evaluated over a wide range of different road surface conditions. For each vehicle, a durability profile has been sequenced to emulate the vibration energy that the battery pack may be exposed too during a representative 100,000 miles service life. The primary conclusions from the results presented are that the battery packs may well be exposed to vibration loads outside the current evaluation range of existing Standards. ____________________________________________________________ - 042 - Kathode, Lithium-Ionen-Akkumulator, Carboxymethylcellulose

Towards more sustainable negative electrodes in Na-ion batteries via nanostructured iron oxide Valvo, M.; Lindgren, F.; Lafont, U.; Björefors, F.; Edström, K. In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.967-978 (12 Seiten, 94 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.06.159

Na-ion technology could emerge as an alternative to Li-ion batteries due to limited costs and vast availability of so-dium, as well as its similar chemistry. Several Na-rich compounds have been proposed as positive electrodes, whereas suitable negative counterparts have not been found yet. Nanostructured iron oxide is reported here for the first time as a potentially viable negative electrode for Na-ion cells based on conventional electrolytes and composite coatings with carboxymethyl cellulose. Electrochemical reactions of Na+ and Li+ ions with nanostructured Fe2O3 are analysed and compared. Initial sodiation of Fe2O3 yields a sloping profile in a voltage range characteristic for oxide conversion, which instead generates a typical plateau upon lithiation. Application of such earth-abundant, nontoxic material in upcoming Na-ion batteries is potentially groundbreaking, since it offers important advantages, namely: i. simple and cost-effective synthesis of Fe2O3 nanostructures at low temperatures; ii. cheaper and more sustainable cell fabrication with higher energy densities, e.g., use of natural, water-soluble binders, as well as Al for both current collectors; iii. electrochemical performances with specific gravimetric capacities exceeding 400 mAh g-1 at 40 mA g-

1, accompanied by decent specific volumetric energy densities, e.g., approximately 1.22 Wh cm-3, provided that cy-cle inefficiencies and long-term durability are addressed. ____________________________________________________________


- 043 - Lithiumionenbatterie, mechanische Beanspruchung

Stress evolution and capacity fade in constrained lithium-ion pouch cells Cannarella, John; Arnold, Craig B. In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.745-751 (7 Seiten, 21 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.06.165

The effects of mechanical stress on lithium-ion battery life are investigated by monitoring the stack pressure and ca-pacity of constrained commercial lithium-ion pouch cells during cycling. Stack stress is found to be a dynamic quan-tity, fluctuating with charge/discharge and gradually increasing irreversibly over long times with cycling. Variations in initial stack pressure, an important controllable manufacturing parameter, are shown to produce different stress evo-lution characteristics over the lifetime of the cells. Cells manufactured with higher levels of stack pressure are found to exhibit shorter cycle lives, although small amounts of stack pressure lead to increased capacity retention over un-constrained cells. Postmortem analysis of these cells suggests a coupling between mechanics and electrochemistry in which higher levels of mechanical stress lead to higher rates of chemical degradation, while layer delamination is responsible for the capacity fade in unconstrained cells. Localized separator deformation resulting in nonuniform lith-ium transport is also observed in all cells. ____________________________________________________________ - 044 - Lithium-Ionen-Akkus, Brandgefahr, Lagerung, Studie

Brandgefährlich. Lagerung von Lithium-Ionen-Akkus Eymael, Peter In: Protector, München 41 (2013) 10, S.56 (1 Seite, 1 Bild)

Immer mehr Geräte des alltäglichen Gebrauchs beziehen ihre Energie über leistungsstarke Lithium-Ionen-Akkus. Allerdings stellen die Lithium-Ionen-Akkumulatoren durch ihre höhere Leistung ein größeres Brandrisiko dar. Denn umso mehr Energie ein Lithium-Ionen-Akku speichern kann, desto größer ist die Brandgefahr. Die amerikanisache National Fire Protection Association (NFPA) hat auf den Informationsbedarf der internationalen Industrie reagiert und FM Global beauftragt, gemeinsam mit der Property Insurance Research Group (Ping) Sicherheitsgrundlagen für den Umgang mit Lithium-Ionen-Akkus zu entwickeln. In einem Forschungs- und Testzentrum wurden daraufhin realitäts-nahe Lagerszenarien konzipiert, Brandversuche durchgeführt und die Ergebnisse ausführlich dokumentiert und ana-lysiert. Die Studie zeigt, daß ein deutlich erhöhtes Brandrisiko von Lithium-Ionen-Akkumulatoren ausgeht, da die in ihnen enthaltenen flüssigen Elektrolyte leicht entzündbar sind. Für die Lagerung ist Vorsicht geboten, denn die dicht aneinander gereihten zylindrischen Lithium-Ionen-Zellen verhalten sich im Brandfall anders als konventionelle Akku-mulatoren. Ein nicht zu vernachlässigendes Brandrisiko geht zugleich von ihrer Verpackung aus, bei der es sich in der Regel um Wellpappkartons handelt. Unternehmen sollten daher Schutzkonzepte wie moderne Sprinkleranlagen für die Lagerung leicht enflammbarer Lithium-Ionen-Akkus einplanen und konsequent umsetzen. ____________________________________________________________ - 045 - Batterie, Elektroauto, Belastungsuntersuchung, Lebensdauer

Simulation statt Prüfstand. Modellbasierte Prüfung und Optimierung von Batterien für mobile Leistungsan-wendungen Schmucker, Ulrich; Benecke, Ingo In: Quality Engineering (2013) 4, S.40-42, Leinfelden-Echterdingen: Konradin Verlag (http://www.IndustrieNET.de) (3 Seiten, 5 Bilder) http://www.qe-online.de

Belastungs- und Lebensdaueruntersuchungen von Batterien für Elektroautos lassen sich ohne aufwendigen Bau von Prototypen durchführen. Forscher aus Magdeburg und Kaiserslautern haben dafür ein Konzept entwickelt. Es besteht aus einer Hardware-in-the-Loop- Kopplung von mechatronischen Modellen mobiler Systeme mit einem realen Teststand. Zusammenfassend lässt sich festhalten: Es wurde gezeigt, dass durch eine Hardware-in-the-Loop-Kopplung von mechatronischen Modellen mobiler Systeme mit einem realen Teststand für Batterien die Energiebi-lanz des Gesamtsystems unter realen Bedingungen getestet werden kann. Damit lassen sich Belastungs- und Le-bensdaueruntersuchungen ohne aufwendigen Bau von Prototypen durchführen. Die Batterieauslegung kann opti-miert werden, ebenso wie die elektrisch-mechanischen Eigenschaften des Prototypen. Im Ergebnis wird die Produkt-entwicklung beschleunigt und durch frühzeitige Tests abgesichert. Diese Vorgehensweise ist nicht nur für elektrisch betriebene Fahrzeuge, sondern auch für alle Arten batteriebetriebener Geräte mit höherem Leistungsbedarf geeig-net. ____________________________________________________________


- 046 - Fertigungsmesstechnik, Messmethode

Im Wechselspiel mit den Anforderungen. Trends in der Fertigungsmesstechnik Lanza, Gisela; Brabandt, Daniel; Kölmel, Adrian; Häfner, Benjamin In: QZ - Qualität und Zuverlässigkeit 58 (2013) 11, S.44-47 (4 Seiten, 3 Bilder, 9 Quellen)

Drei Trends zeichnen sich angesichts der Entwicklung in der Produktionstechnik bei den Messsystemen ab. Einer-seits wird Messtechnik gewünscht, die durch den Einsatz multiskaliger Messsysteme Messaufgaben auch unter-schiedlicher Größenbereiche mit einem System und in einem Prozess erledigen können. Zweitens sollen Objekte in einem Prozessschritt vollständig erfasst werden können. Zudem ist der prozessintegrierte Einsatz von Messsystemen notwendig. Drei Beispiele werden im Beitrag aufgezeigt. In der Lithium-Ionen-Batteriefertigung ist es notwendig, Par-tikel und Fehlstellen in einer Größenordnung von Mikrometern bis zu 600 mm zu messen. Diese Messaufgaben mit der gewünschten Auflösung können erfüllt werden durch multiskalige Messsysteme wie Weißlichtinterferometer, La-serlichtschnittsysteme oder andere Systeme, die auch 3-D-Informationen bereitstellen. In der Leichtbaufertigung geht es vor allem um die Automatisierung der Resin-Transfer-Moulding-Prozesskette (RTM), hier vor allem um den Pre-forming-Prozessschritt. Um diesen Prozessschritt in einem Messschritt messtechnisch zu erfassen, bietet sich die Kombination von Kamerasystem und Laserlichtschnittsystemen an. Bei der Mikroproduktion stellt vor allem das Mes-sen von Molded Interconnect Devices eine Herausforderung dar, für die Integration der 100-Prozent-Kontrolle in die Prozesskette sind speziell für die Inline-Prüfung von MID entwickelte Systeme geeignet, in die Mehrachskinematiken integriert werden. ____________________________________________________________ - 047 - wiederaufladbare Batterie, flüssige Luft, Neuentwicklung

Molten Air - A new, highest energy class of rechargeable batteries Licht, S.; Cui, Baochen; Stuart, Jessica; Lau, Jason; Wang, Baohui In: (2013) (44 Seiten, 24 Bilder, 21 Tabellen, 4 Quellen) http://www.google.de/url?sa=t&rct=j&qesrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CDEQFjAA&url=http%3A%2F%2Far-xiv.org%2Fpdf%2F1307.1305&ei=tvBkUsbsD8bQsgbU3oDwBg&usg=AFQjCNGJ49pQsLgxyfQBrbO7smE1eTd6Iw&bvm=bv.54934254,d.Yms

Es wird eine neuentwickelte Klasse wiederaufladbarer Batterien vorgestellt, die so genannten "flüssige Luft" Batte-rien. Hierbei kommt ein geschmolzener Elektrolyt zum Einsatz, dessen Wiederaufladbarkeit auf einem quasireversib-len Mechanismus beruht. Die Batterietechnik bietet Kapazitäten, die zu den größten derzeit erreichbaren Werten ge-hören. Drei Beispiele werden demonstriert: Eisen, Karbon sowie VB2 mit volumetrischen Energiedichten von 10000, 19000 and 27000 Wh pro Liter, die damit über den Werten von Lithium-Luft-Batterien liegen. Die wiederaufladbare geschmolzene Katode nutzt den Sauerstoff direkt aus der Luft, er muss also nicht gespeichert werden, um die Kapa-zität zu erhalten. Die Katode ist kompatibel mit vielen verschiedenen Elektronenanoden. Bei der Eisenvariante wird während des Ladevorgangs Eisenoxid in metallisches Eisen umgewandelt und O2 an die Umgebung freigegeben. Während des Entladevorgangs wird das metallische Eisen in Eisenoxid zurückverwandelt. Als Elektrolyt dient Li2CO3 mit einem Schmelzpunkt von 723 °C. Die gewonnenen Grundlagen und die umfangreichen Versuchserfahrungen erlauben eine weitere Optimierung des Prozesses: während die vorgestellten Versuche bei rund 700 °C durchgeführt wurden, bietet der Karbonelektrolyt ein breites Einstellspektrum. Gemischte Alkali-Karbon-Eutektika sind mit einem minimalen Schmelzpunkt von 400 °C besonders interessant. Andere Entwicklungen mit einer geringeren Polarisation bieten ähnliche Entladepotenziale bei deutlich höheren Stromdichten. Über sie wird ein einer künftigen Studie berich-tet. ____________________________________________________________


Elektrische Ladetechnologie - 048 - Ladeinfrastruktur, Elektrofahrzeug

Optimal placement of charging infrastructures for large-scale integration of pure electric vehicles into grid Xu, Hao; Miao, Shihong; Zhang, Chunyong; Shi, Dongyuan In: International Journal of Electrical Power and Energy Systems 53 (2013) S.159-165 (7 Seiten, 19 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.ijepes.2013.04.022

The optimal placement of charging infrastructures owns fundamental importance to the popularization of pure electric vehicles (PEVs). This paper focuses on the optimal configuration of centralized charging stations (CCSs) under the condition of large-scale integration of PEVs into grid. A mathematical model to formulate the optimal CCS placement problem is firstly established. Then the distribution discipline of CCSs in the optimum CCS configuration with mini-mum total transportation distance (TTD) is shed light on according to the mathematical model, and it in turn helps to identify the candidate CCS locations which turn out to be discrete, finite, fit for numerical calculation and reliable. Fi-nally a further optimization model within the searching space of these candidate CCS locations is proposed to identify the optimum CCS configuration, and solved by a modified binary particle swarm optimization (BPSO) based on Ta-boo mechanism (TM). The resultant optimization method, named TM-BPSO, can make up the defect of premature convergence of the original BPSO to a certain extent. A large number of numerical examples verify the correctness of the proposed strategy and the applicability of the modified BPSO in this study. ____________________________________________________________ - 049 - Elektromobilität, Ladevorgang, Softwarestandardisierung

Wie IKT die eMobilität und das Smart Grid verbindet. Und dabei ein nutzerfreundliches eMobilitätserlebnis ermöglicht Mültin, Marc In: Neue Mobilität. Das Magazin vom Bundesverband eMobilität (2013) 13, S.26-27 (2 Seiten) http://www.neue-mobilitaet.info

Für die Verbreitung der eMobilität stellte bisher die hard- und softwareseitig fehlende Standardisierung des Ladevor-gangs eines eFahrzeugs ein Hindernis dar. 2013 wurde von der Europäischen Kommission der deutsche Typ-2 La-destecker als Standard für eFahrzeuge festgelegt, und die Autohersteller in Europa und Amerika haben sich darüber hinaus auf das einheitliche Ladestecksystem CCS (Combined Charging System) geeinigt. Softwareseitig wird die Norm ISO/IEC 15118 ab 2014 die Standardisierung eines leistungsfähigen Kommunikationsprotokolls zwischen eFahrzeug und Ladestation bringen. Die Kommunikation zwischen einzelnen Ladestationen und einer darüber lie-genden Managementplattform wird im Open Charge Point Protocol (OCPP) spezifiziert. Die zurzeit übliche Praxis der Freischaltung eines Ladevorgangs an einer öffentlichen Ladestation sieht die Identifizierung mittels einer vom eMobi-lity-Anbieter ausgegebenen RFID-Karte vor, die jedoch nur für die Ladeinfrastruktur dieses Anbieters gilt. Das deut-sche Joint-Venture Hubject, eine B2B Diensteplattform, sieht die Realisierung eines anbieterübergreifenden Zugangs zu öffentlicher und halböffentlicher Ladeinfrastruktur mit Vernetzung der regionalen und europäischen eMobilitymärk-te vor. Der Informationsaustausch zwischen Hubject und am Netzwerk teilnehmenden eMobility-Anbietern ist im Open InterCharge Protocol (OICP) definiert. OICP ist eine proprietäre Ausprägung der weitaus größer gefassten Standardisierungsbemühungen des europäischen Green eMotion Projekts (www.greenemotion-project.eu). Somit stehen ab 2014 auch softwareseitig die standardisierten Werkzeuge für den künftigen Aufschwung der eMobilität zur Verfügung. ____________________________________________________________ - 050 - Elektromobilität, intelligente Ladesäule

OCPP für Alle. Intelligente Schnittstellen für Ladesäulen Nikolaj, Dietmar In: Neue Mobilität. Das Magazin vom Bundesverband eMobilität (2013) 13, S.40-41 (2 Seiten) http://www.neue-mobilitaet.info

Für die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge wurde in den Niederlanden das OCPP (Open Charge Point Protocol) entwickelt. OCPP stieß schnell auf breites internationales Interesse. Seit 2011 wird beim Unternehmen ProSystems GmbH an einem flexibel einsetzbaren OCPP-Gateway mit einfachen Schnittstellen gearbeitet. Die jetzt unter dem Namen goOCPP vorliegende Lösung ist ein für den Einbau in eine Ladesäule geeignetes kompaktes Gerät. Es ent-hält in einer ARM9-Architektur einen multi-card (RFID) und NFC (Near Field Communication) Reader, ein farbgrafi-sches VGA Display, RGB-LEDs zur Signalisierung sowie die Möglichkeit zur Sprachausgabe. Das Handling der OCPP-Schnittstelle erfolgt vollständig über die Software. Die Schnittstelle zur Elektrik der Ladesäule ist der Industrie-Standard Modbus oder eine Kopplung über digitale Ein- und Ausgänge. Somit ist es auch möglich, eine Ladesäule mit einer einfachen Relaissteuerung OCPP-fähig zu machen. Die OCPP-Meldungen werden automatisch über das Internet an die Abrechnungs- und Verwaltungsplattform (Central-System) weitergegeben. ____________________________________________________________


- 051 - Elektrofahrzeug, Ladestation, Testeinrichtung, Ladetester

Sicherer Betrieb. Mobile Prüf- und Testeinrichtung nach IEC 61851 für Ladestation und eFahrzeuge Aldejohann, Christoph; Horenkamp, Willi; Maasmann, Jonas; Rettberg, Fritz In: Neue Mobilität. Das Magazin vom Bundesverband eMobilität (2013) 13, S.46-47 (2 Seiten) http://www.neue-mobilitaet.info

Die Verbreitung der Elektromobilität erfordert die Schaffung einer flächendeckenden und standardisierten Infrastruk-tur für das Aufladen der Fahrzeuge. Die IEC 61851 (DIN EN 61851-1:2012-01) definiert dafür Lösungen in Form von Schaltungen und Kommunikationswegen sowie Parameter und Grenzwerte wie Spannungsbänder und Schaltzeiten. Um die in der Norm formulierten Anforderungen im Praxisbetrieb testen zu können, wurde am Kompetenzzentrum Elektromobilität, Infrastruktur und Netze der TU Dortmund ein mobiler Ladetester entwickelt. Das bedienerfreundliche Gerät soll vor allem von Herstellern und Betreibern von Ladestationen genutzt werden. Der Ladetester ermöglicht die Simulation und Überprüfung der Informationsübertragung zwischen Fahrzeug und Ladestation nach IEC 61851. Daneben können weitere Funktionen getestet werden, z. B. die Identifizierung des Nutzers oder des Fahrzeugs. Der Ladetester ist vorkonfiguriert für die Untersuchung der Infrastruktur für Abrechnung und Authentifizierung nach ver-schiedenen Verfahren. Solche noch nicht genormten Verfahren können kundenspezifisch implementiert werden. Die Testzyklen werden protokolliert, und die Daten können zum Zwecke der Dokumentation auf einem externen Daten-speichermedium abgelegt werden. Der mobile Ladetester wurde bereits im Oktober 2013 auf der eCarTec München vorgestellt. ____________________________________________________________ - 052 - ISO/IEC 15118, Elektrofahrzeug, Ladeinfrastruktur

POPCORN: Privacy-Preserving Charging for eMobility Höfer, Christina; Petit, Jonathan; Schmidt, Robert; Kargl, Frank In: Buch; VDI/VW-Gemeinschaftstagung, Automotive Security, Kassel, DE, Sep 24-25, 2013 in: VDI-Berichte 2203 (2013) S.33-45, Düsseldorf: VDI-Verlag (http://www.vdi-verlag.de), 978-3-18-092203-4 (13 Seiten, 5 Bilder, 1 Tabelle, 11 Quellen) http://www.vdi-literatur.de/schriftenreihen/berichte.asp

In this work we have highlighted the privacy invasion that electric vehicle charging based on ISO/IEC 15118 may in-troduce. As our privacy impact assessment of this protocol has shown, drivers may unnecessarily reveal details about their whereabouts to charging station and mobility operators. Using our PIA results, we designed modular enhance-ments of the protocol based on state-of-the-art PETs, showing that PET technology allows to implement comfortable and fully functional Authentication, Authorization and Accounting (AAA) for eMobility and electric vehicle charging without sacrificing privacy. This claim was corroborated by a second PIA analysis and a prototype implementation. By taking a modular approach to extend the original ISO/IEC 15118 protocol, POPCORN can even be introduced in a gradual way, if industry is not willing to initially introduce a dispute resolver or payment handler. Of course this goes at a reduced privacy protection. Still it would allow an immediate introduction of better privacy protection to the cur-rent protocols and infrastructures. We are in the process of submitting our POPCORN proposal to the respective ISO working group to discuss the potential for actual consideration in the standard. We have the hope that our work will provide a significant contribution to the introduction of privacy-preserving and still functional and convenient electric vehicle charging infrastructures. At the same time, it provides a lesson how today's PETs in combination with thor-ough PIA can be used to build and deploy privacy-enhancing systems that introduce only modest additional effort but fully retain system functionality and security. ____________________________________________________________


Energienetze, -verteilung - 053 - Lastmanagement, Hybridelektrokraftfahrzeug

Strategic charging method for plugged in hybrid electric vehicles in smart grids; a game theoretic approach Sheikhi, A.; Bahrami, S.; Ranjbar, A.M.; Oraee, H. In: International Journal of Electrical Power and Energy Systems 53 (2013) S.499-506 (8 Seiten, 45 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.ijepes.2013.04.025

Implementation of various incentive-based and time-based load management strategies has great potential to de-crease peak load growth and customer electricity bill cost. In recent years, developments in Plug in Hybrid Electric Vehicles (PHEVs) have provided various environmental and economic advantages. However, high penetration of electric vehicles in to the grid may cause high peak loads at different times of the days. Using advanced metering and automatic chargers makes it possible to optimize the charging cost, and release generation capacities to provide sus-tainable electricity supply. Using an appropriate encouraging program is a simple way for vehicle owners to manage their energy consumption and shift the time of charging to proper time of the day; and therefore, to reduce their elec-tricity bill. With these objectives, this paper proposes a new practical PHEVs' charging scheduling programs aiming at optimizing customers charging cost by considering the generation capacity limitation and dynamic electricity price in different time slots of a day. Using a stochastic model for start time of charging and the duration of it in the proposed optimization algorithm, make this method a practical tool for modeling the vehicle owners' charging behavior with the purpose of peak load shaving. ____________________________________________________________ - 054 - Smart Grid, Stromverteilungsnetz, optimaler Leistungsfluss

A multiphase optimal power flow algorithm for unbalanced distribution systems Araujo, Leandro Ramos de; Penido, Debora Rosana Ribeiro; Vieira, Felipe de Alcantara In: International Journal of Electrical Power and Energy Systems 53 (2013) S.632-642 (11 Seiten, 21 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.ijepes.2013.05.028

This paper describes a new methodology for the optimization of an n-conductor electrical system, in which the phase imbalances, different types of loads, neutral cables, groundings and other inherent characteristics of distribution sys-tems are taken into account. In addition, the methodology is useful for the detailed analysis required for smart grids. A formulation for the optimal power flow of an n-conductor system was developed using a primal-dual interior point method and the n-conductor current injection method in rectangular coordinates. Distribution and transmission sys-tems were analyzed to verify the generality and efficiency of the proposed methodology. ____________________________________________________________ - 055 - Festoxidbrennstoffzelle, Microgrid, Energiemanagement

Modeling, planning and optimal energy management of combined cooling, heating and power microgrid: A review Gu, Wei; Wu, Zhi; Bo, Rui; Liu, Wei; Zhou, Gan; Chen, Wu; Wu, Zaijun In: International Journal of Electrical Power and Energy Systems 54 (2014) S.26-37 (12 Seiten, 128 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.ijepes.2013.06.028

A combined cooling, heating and power (CCHP) microgrid with distributed cogeneration units and renewable energy sources provides an effective solution to energy-related problems, including increasing energy demand, higher en-ergy costs, energy supply security, and environmental concerns. This paper presents an overall review of the model-ing, planning and energy management of the CCHP microgrid. The performance of a CCHP microgrid from the tech-nical, economical and environmental viewpoints are closely dependent on the microgrid's design and energy man-agement. Accurate modeling is the first and most important step for planning and energy management of the CCHP microgrid, so this paper first presents an review of modeling of the CCHP microgrid. With regard to planning of the CCHP microgrid, several widely accepted evaluation methods and indicators for cogeneration systems are given. Research efforts on the planning methods of the CCHP microgrid are then introduced. Finally, the energy manage-ment of the CCHP microgrid is briefly reviewed in terms of cogeneration decoupling, control strategies, emission re-duction and problem solving methods. ____________________________________________________________


- 056 - Smart Grid, modellprädiktive Regelung

Combined environmental and economic dispatch of smart grids using distributed model predictive control del Real, Alejandro J.; Arce, Alicia; Bordons, Carlos In: International Journal of Electrical Power and Energy Systems 54 (2014) S.65-76 (12 Seiten, 28 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.ijepes.2013.06.035

This paper presents an extended distributed model predictive control (DMPC) framework and its application to a smart grid case study. Specifically, a combined environmental and economic dispatch (EED) problem is formulated and solved, which is a non-trivial multi-objective optimization problem given the high number of agents, information exchanges and constraints associated to large-scale smart grids. In this line, the work proposed herein adopts a dis-tributed Lagrange-based model predictive control with reduced computational demand making use of robust mixed-integer quadratic programming (MIQP) solvers. In addition, the model predictive control (MPC) nature of the frame-work accounts for renewable resource forecast while physical constraints are included in the formulation. The DMPC is herein extended to calculate market-based on-line energy pricing while minimizing the generation cost and emis-sions,and to include hard and soft constraints and ramp rate limits. The aforementioned control framework is applied to a smart grid composed of 11 consumer centers, 6 energy storages, 11 generation systems and 31 transmission lines. Simulation results show reductions of generation costs up to 40% when predictions are included in the formula-tion. Furthermore, the simulation of forecast errors results in up to 8% generation overcost. These results show that DMPC can be considered as an alternative versus other heuristic methods, which do not guarantee an optimal solu-tion to the problem. ____________________________________________________________ - 057 - Smart Grid, Spannungsregelung, Verteilungssystem

Real-time voltage control algorithm with switched capacitors in smart distribution system in presence of re-newable generations Homaee, Omid; Zakariazadeh, Alireza; Jadid, Shahram In: International Journal of Electrical Power and Energy Systems 54 (2014) S.187-197 (11 Seiten, 19 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.ijepes.2013.07.010

One of the most important responsibilities of Distribution System Operator (DSO) is to maintain the customer voltage within specified ranges. Capacitor banks have long been used to provide voltage support and to correct displacement power factor on distribution network. This paper presents a new approach for real time voltage control of distribution networks that has improvements over the conventional voltage control models. This approach will be active in emer-gency conditions where, in real time, the voltages in some nodes leave their permissible ranges. In the proposed model, it is assumed that renewable distributed generations are integrated in the distribution system, and the com-munication infrastructure of smart grid has already been implemented. Also, all the capacitors are fitted with Remote Terminal Unit (RTU) and are completely accessible and controllable. Unlike previous voltage control methods, the proposed approach does not need the load and renewable generation forecast data to regulate voltage. Moreover, the calculation time of the proposed approach is considerably reduced. The proposed voltage control algorithm is applied on two different models, and each presented model has a substantial improvement over previous models. DSO can choose one of them based on a trade-off between cost and power quality index. To verify the effectiveness and robustness of the proposed control scheme, the developed voltage control scheme is tested on a typical distribu-tion network. The simulation results show that the proposed real time voltage control has the capability to maintain distribution voltage in specified ranges. ____________________________________________________________ - 058 - Elektrofahrzeug, Vehicle-to-Grid, Stromnetz, Energiemarkt

Assessing the economic potential of electric vehicles to provide ancillary services: The case of germany Schuller, Alexander; Rieger, Fabian In: Zeitschrift für Energiewirtschaft 37 (2013) 3, S.177-194 (18 Seiten, 8 Bilder, 12 Tabellen, 33 Quellen) http://dx.doi.org/10.1007/s12398-013-0112-x

Das Konzept des "Vehicle-to-Grid" (V2G) stellt eine vielversprechende Möglichkeit für die Integration von Elektrofahr-zeugen in das Stromnetz dar. In dieser Arbeit wird eine ökonomische Analyse für rückspeisefähige Elektrofahrzeuge mit Blick auf die Teilnahme am deutschen Regelenergiemarkt (Primär, Sekundär, Tertiär) auf Basis von empirischen Preisdaten der Jahre 2011 und 2012 durchgeführt. Neun generelle Möglichkeiten zur Teilnahme am Regelenergie-markt in Abhängigkeit vom Produkt und der Zahlungsrichtung sowie unter Berücksichtigung von realen technischen Spezifikationen für Netzanbindung und Fahrzeug werden untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass es für individuelle Fahrzeuge im Mittel am profitabelsten ist ihre freie Kapazität für negative Sekundärregelenergie mit Zahlungsrichtung Netz an Anbieter anzubieten. Des Weiteren zeigt eine ausführliche Sensitivitätsanalyse relevanter Eingangsparame-ter, dass die Anschlussleistung, die Verfügbarkeitszeiten am Netz sowie die variablen Speicherkosten bestimmende Größen für eine wirtschaftlich attraktive Teilnahme am Regelenergiemarkt sind. ____________________________________________________________


Neue Materialien und Recycling - 059 - Sauerstoff, Oxid

Electronic Activation of Cathode Superlattices at Elevated Temperatures - Source of Markedly Accelerated Oxygen Reduction Kinetics Chen, Yan; Cai, Zhuhua; Kuru, Yener; Ma, Wen; Tuller, Harry L.; Yildiz, Bilge In: Advanced Energy Materials 3 (2013) 9, S.1221-1229 (9 Seiten, 7 Bilder, 49 Quellen) http://dx.doi.org/10.1002/aenm.201300025

Solid-oxide fuel cells are an attractive energy conversion technology for clean electric power production. To render them more affordable, discovery of new cathode materials with high reactivity to oxygen reduction reaction (ORR) at temperatures below 700 °C is needed. Recent studies have demonstrated that La0.8Sr0.2CoO3/(La0.5Sr0.5)2CoO4 (LSC113/214) hetero-interfaces exhibit orders of magnitude faster ORR kinetics compared with either single phase at 500 °C. To obtain a microscopic level understanding and control of such unusual enhancement, we implemented a novel combination of in situ scanning tunneling spectroscopy and focused ion beam milling to probe the local elec-tronic structure at nanometer resolution in model multilayer superlattices. At 200-300 °C, the LSC214 layers are elec-tronically activated through an interfacial coupling with LSC113. Such electronic activation is expected to facilitate charge transfer to oxygen, and concurrent with the anisotropically fast oxygen incorporation on LSC214, quantitatively explains the vastly accelerated ORR kinetics near the LSC113/214 interface. Our results contribute to an improved un-derstanding of oxide hetero-interfaces at elevated temperatures and identify electronically coupled oxide structures as the basis of novel cathodes with exceptional performance. ____________________________________________________________ - 060 - Lithiumionen-Akku

One-pot synthesis of FePO4.H2O/carbon nanotube coaxial nanocomposite for high rate lithium ion batteries Jegal, Jong-Pil; Kim, Jin-Go; Kim, Kwang-Bum In: Electrochemistry Communications 30 (2013) S.87-90 (4 Seiten, 18 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2013.02.014

We developed an environmentally friendly, one-pot, solution-based method to synthesize a FePO4.H2O/carbon nano-tube coaxial nanocomposite for lithium ion battery applications without using multi-step, time-consuming processes or hazardous reaction media. The resulting nanocomposite delivered a discharge capacity of 157 mAh g-1 at a current density of 12.5 mA g-1, 146 mAh g-1 at 625 mA g-1 and 61 mAh g-1 even at 15,000 mA g-1. The excellent high rate capability was attributed to the improved electronic conductivity due to the intimate contact between nano-structured FePO4.H2O and CNT, and to the easy access of the electrolyte because of the porous structure of the FePO4.H2O. ____________________________________________________________ - 061 - Lithiumionen-Akkumulator, mesoporöse Fe2O3-Nanopartikel

Mesoporous Fe2O3 nanoparticles as high performance anode materials for lithium-ion batteries Zhang, Jingjing; Huang, Tao; Liu, Zhaolin; Yu, Aishui In: Electrochemistry Communications 29 (2013) S.17-20 (4 Seiten, 28 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2013.01.002

This work introduces an effective, inexpensive, and large-scale production approach to the synthesis of Fe2O3 nanoparticles with a favorable configuration that 5 nm iron oxide domains in diameter assembled into a mesoporous network. The phase structure, morphology, and pore nature were characterized systematically. When used as anode materials for lithium-ion batteries, the mesoporous Fe2O3 nanoparticles exhibit excellent cycling performance (1009 mAh g-1 at 100 mA g-1 up to 230 cycles) and rate capability (reversible charging capacity of 420 mAh g-1 at 1000 mA g-1 during 230 cycles). This research suggests that the mesoporous Fe2O3 nanoparticles could be suitable as a high rate performance anode material for lithium-ion batteries. ____________________________________________________________ - 062 - Lithiumionen-Akku, LiMn1.5Ni0.5O4-Mikrokugel-Kathode

Sub-micrometer-sized LiMn1.5Ni0.5O4 spheres as high rate cathode materials for long-life lithium ion batteries Qian, Yunxian; Deng, Yuanfu; Shi, Zhicong; Zhou, Yubo; Zhuang, Quanchao; Chen, Guohua In: Electrochemistry Communications 27 (2013) S.92-95 (4 Seiten, 21 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2012.11.004

Spinel LiMn1.5Ni0.5O4 (LMNO) sub-micrometer-sized spheres were prepared in one step using porous MnCO3 micro-spheres as a self-supporting template. The LMNO spheres were characterized by XRD, SEM and TEM. The obtained LMNO was in a well-crystallized cubic phase with little impurity. It showed high rate capability and excellent cycling stability as a cathode material for lithium ion batteries. Initial discharge capacities of 122.0, 120.3, 119.5 and 112.1 mAh g-1 were found at 2, 3, 5 and 10 C respectively with 1 C being 146.7 mA g-1. Their capacity retentions are 92, 91,


82 and 79% respectively after 500 cycles. The as-prepared LMNO is a promising cathode material for high power and long-life lithium ion batteries. ____________________________________________________________ - 063 - Natriumionen-Akkumulator, Cu2Sb-Dünnschichtelektrode

Cu2Sb thin films as anode for Na-ion batteries Baggetto, Loic; Allcorn, Eric; Manthiram, Arumugam; Veith, Gabriel M. In: Electrochemistry Communications 27 (2013) S.168-171 (4 Seiten, 22 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2012.11.030

Cu2Sb thin films prepared by magnetron sputtering are evaluated as an anode material for Na-ion batteries. The starting material is composed of nanocrystallites with the desired tetragonal P4/nmm structure. The study of the reac-tion mechanism reveals the formation of an amorphous/nanocrystalline phase of composition close to Na3Sb as the final reaction product. The solid electrolyte interphase (SEI) material is mostly composed of carbonates (Na2CO3, NaCO3R) and possibly ethers. The Cu2Sb anode possesses moderate capacity retention with a reversible storage capacity (250 mAh/g or 2100 mAh/cm3) close to the theoretical value (323 mAh/g), an average reaction potential of around 0.55 V vs. Na/Na+, and a high rate performance (10 C-rate). ____________________________________________________________ - 064 - Li-Ionen-Akku, Verbundstoffkathode, elektrolytische Lösung

Electrolyte solution for the improved cycling performance of LiCoPO4/C composite cathodes Sharabi, R.; Markevich, E.; Fridman, K.; Gershinsky, G.; Salitra, G.; Aurbach, D.; Semrau, G.; Schmidt, M.A.; Schall, N.; Bruenig, C. In: Electrochemistry Communications 28 (2013) S.20-23 (4 Seiten, 16 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2012.12.001

The markedly enhanced cycling performance of a LiCoPO4/C cathode was observed in a 1 M LiPF6 in FEC (fluoro-ethylene carbonate/DMC (dimethyl carbonate) electrolyte solution compared to 1 M LiPF6 in EC (ethylene carbon-ate)/DMC electrolyte solution. Further improvement was achieved by the addition of 0.5 - 1% of TMB (trimethylborox-ine) additive to the electrolyte solution. The capacity retention of the LiCoPO4 electrode in this electrolyte is 90% with a faradaic efficiency of 98% after 100 cycles. ____________________________________________________________ - 065 - Lithium-Luft-Batterie, elektrochemische Oxidation

Electrochemical oxidation of solid Li2O2 in non-aqueous electrolyte using peroxide complexing additives for lithium-air batteries Zheng, Dong; Lee, Hung-Sui; Yang, Xiao-Qing; Qu, Deyang In: Electrochemistry Communications 28 (2013) S.17-19 (3 Seiten, 17 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2012.12.003

Using the anion receptor tris(penftafluorophenyl) borane as an additive to non-aqueous electrolytes, the solubility of solid Li2O2 can be dramatically increased through the Lewis acid-base interaction between boron and peroxide. The complexed boron-peroxide ions can be electrochemically oxidized with much better kinetics than the oxidation of solid Li2O2 on a carbon powder microelectrode. This discovery could lead to a new avenue for the development of high capacity, high rate, rechargeable, Li-Air batteries. ____________________________________________________________ - 066 - Anodenwerkstoff, TiO2-Nanohohlfaser, Lithium-Ionen-Akku

Multichannel hollow TiO2 nanofibers fabricated by single-nozzle electrospinning and their application for fast lithium storage Tang, Kun; Yu, Yan; Mu, Xiaoke; van Aken, Peter A.; Maier, Joachim In: Electrochemistry Communications 28 (2013) S.54-57 (4 Seiten, 24 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2012.12.005

Multichannel hollow TiO2 nanofibers were synthesized via a facile single-nozzle electrospinning method based on phase-separation mechanism. Compared to normal TiO2 nanofibers, hollow TiO2 with higher surface area gave rises to a higher surface contribution and ensured a short diffusion path for ion transport. Thus hollow TiO2 demonstrated superior cyclic ability and excellent rate capability. ____________________________________________________________


- 067 - TiS4-Anodenmaterial, Lithium-Schwefel-Batterie

Amorphous TiS4 positive electrode for lithium-sulfur secondary batteries Sakuda, Atsushi; Taguchi, Noboru; Takeuchi, Tomonari; Kobayashi, Hironori; Sakaebe, Hikari; Tatsumi, Kuniaki; Ogumi, Zempachi In: Electrochemistry Communications 31 (2013) S.71-75 (5 Seiten, 20 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2013.03.004

Composite electrodes based on amorphous titanium polysulfide and acetylene black were mechanically prepared, and their performance was investigated. The amorphous TiS4 and acetylene black composites were discharged and charged with a high reversible capacity of 563 mAh g- 1 in the 1.9-3.0 voltage range. The Coulombic efficiency of the composite was higher than that of a sulfur electrode because the dissolution of the polysulfide into electrolytes was suppressed. Amorphization and dispersion of carbon inside the particles were effective in improving the performance of the titanium polysulfide electrodes. ____________________________________________________________ - 068 - SnSb-Elektrodenwerkstoff, elektrochemisches Verhalten

Facile synthesis and long cycle life of SnSb as negative electrode material for Na-ion batteries Darwiche, Ali; Sougrati, Moulay T.; Fraisse, Bernard; Stievano, Lorenzo; Monconduit, Laure In: Electrochemistry Communications 32 (2013) S.18-21 (4 Seiten, 23 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2013.03.029

We report significant electrochemical performances promoting SnSb as one of the most promising negative electrode material for rechargeable batteries. Appropriately formulated with the carboxymethyl cellulose binder and cycled in fluoroethylene carbonate containing electrolyte, it could sustain a reversible capacity largely exceeding 525 mAh g- 1 over more than 125 cycles at a rate of C/2 (55 mA/g), with a satisfactory coulombic efficiency of more than 97%. To our knowledge, this is actually the longest cycle life ever reported for an electrode material vs. sodium. ____________________________________________________________ - 069 - Li-Ionenbatterie, Manganauflösung

Atomic layer coating to mitigate capacity fading associated with manganese dissolution in lithium ion batter-ies Xiao, Xingcheng; Ahn, Dongjoon; Liu, Zhongyi; Kim, Jung-Hyun; Lu, Peng In: Electrochemistry Communications 32 (2013) S.31-34 (4 Seiten, 20 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2013.03.030

Ultrathin surface coatings (< 5 nm) on electrodes have been developed to mitigate the capacity decay induced by manganese (Mn) dissolution, a limiting factor for Mn-based oxide electrode materials in lithium ion batteries. We demonstrated that the capacity decay was attributed to the Mn deposited on the graphite electrode accelerating the electrolyte decomposition. While the Al2O3 coating on the positive electrode suppressed the Mn dissolution, we found that the Al2O3 coating on the negative electrode was counter-intuitively more beneficial and efficient in preventing the Mn deposition and achieving excellent capacity retention in lithium ion batteries. ____________________________________________________________ - 070 - Kern-Mantel-Komposit, Lithium-Schwefel-Batterie

Facile dry synthesis of sulfur-LiFePO4 core-shell composite for the scalable fabrication of lithium/sulfur bat-teries Kim, C.S.; Guerfi, A.; Hovington, P.; Trottier, J.; Gagnon, C.; Barray, F.; Vijh, A.; Armand, M.; Zaghib, K. In: Electrochemistry Communications 32 (2013) S.35-38 (4 Seiten, 13 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2013.03.037

LiFePO4(LFP)-coated sulfur (S-LFP) particles were synthesized using a dry mechano-fusion method and electro-chemically tested in a liquid electrolyte. This synthesis process (encapsulation) is completed in a few minutes without a solvent drying step, thus it is easily scalable for volume production. The S-LFP cathode showed an initial capacity of 1200 mAh/g at 0.1 C, and 80% capacity retention after 90 cycles at 0.5 C. 417 Wh/kg in specific energy and 623 Wh/l in energy density are achievable with this new technology. The results suggest that the LFP layer enhances the utilization of active sulfur and lowers the polarization for oxidation of Li2S2/Li2S. ____________________________________________________________


- 071 - Lithium-Ionen-Akkumulator, CNT/TiO2-Nanofaserkomposit

Free-standing and bendable carbon nanotubes/TiO2 nanofibres composite electrodes for flexible lithium ion batteries Zhang, Peng; Qiu, Jingxia; Zheng, Zhanfeng; Liu, Gao; Ling, Min; Martens, Wayde; Wang, Haihui; Zhao, Huijun; Zhang, Shanqing In: Electrochimica Acta 104 (2013) S.41-47 (7 Seiten, 30 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2013.04.089

Carbon nanotube (CNT) and TiO2 nanofibre composite films are prepared and used as anode materials for lithium ion batteries (LIBs) without the use of binders and conventional copper current collector. The preliminary experimental results from X-ray diffraction, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy suggest that the TiO2 nanofibres were well-dispersed and interwoven by the CNTs, forming freestanding, bendable and light weighted composite. In comparison with TiO2 nanofibre based LIBs, the CNTs could significantly improve the battery perform-ance due to their high conductivity property and 3D network morphology. In both 1-3 V and 0.01-3 V testing voltage ranges, the as-prepared composites show excellent reversible capacity and capacity retention. The superior lithium storage capacity of the CNT/TiO2 composite was mainly attributed to dual functions of the CNTs - the CNTs not only provide conductive networks to assist the electron transfer but also facilitate lithium ion diffusion between the electro-lyte and the TiO2 active materials by preventing agglomeration of TiO2 nanofibres. This work demonstrates that the CNT-TiO2 composite film could be one type of potential electrode material for large-scale LIB applications. ____________________________________________________________ - 072 - Polypyrrolderivat, Ferrocen, Lithium-Ionen-Akkumulator

Synthesis of a novel ferrocene-contained polypyrrole derivative and its performance as a cathode material for Li-ion batteries Su, Chang; Wang, Lingmin; Xu, Lihuan; Zhang, Cheng In: Electrochimica Acta 104 (2013) S.302-307 (6 Seiten, 31 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2013.04.127

A novel ferrocene-contained pyrrole, 4-(1H-pyrrol-1-yl) phenyl ferrocenecarboxylate (FcPy) was synthesized by es-terification of 4-(1H-pyrrol-1-yl) phenol (PLPY) and ferrocenecarboxylic acid. Then the homopolymer of FcPy (PFcPy), copolymer of FcPy and pyrrole (P(FcPy-co-Py)), polypyrrole (PPy) were prepared by chemical oxidative polymerization. And the structure, morphology, electrochemical properties of prepared polymers were characterized by fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammograms (CV) and electrochemical impedance spectra (EIS), respectively. Also, the charge/discharge properties of the prepared polymers were studied by galvanostatic charge-discharge testing. The results demonstrated that the introduction of ferrocene to polypyrrole obviously improved the specific capacity of PPy cathode and gave a well-defined plateau at the potential rang of about 3.5 V. Under our experimental conditions, the discharge capacity of undoped PPy-based electrodes only presented 16.5 mAh g-1 at 20 mA g-1 between 2.5 and 4.2 V, while PFcPy-based electrodes exhib-ited an initial discharge capacity of up to 43.2 mAh g-1. Specially, the P(FcPy-co-Py)-based electrodes even showed a discharge capacity of 68.1 mAh g-1 and the improved discharge platform, which were ascribed to the resonance doping effect of pendant group, the advanced electrochemical nature of ferrocene moiety and the loose morphology of copolymer. ____________________________________________________________ - 073 - Polypyrrol, Nickeloxid, Lithiumspeicher, Anodenmaterial

Polypyrrole-NiO composite as high-performance lithium storage material Mao, Ya; Kong, Qingyu; Guo, Bingkun; Shen, Lian; Wang, Zhaoxiang; Chen, Liquan In: Electrochimica Acta 105 (2013) S.162-169 (8 Seiten, 33 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2013.04.086

Organic electrode materials have long been proposed but their electrochemical performances are far from satisfac-tory in, for example, specific capacity and cycling stability, for secondary batteries. This article reports the electro-chemical performance of a composite of polypyrrole (PPy) and nickel oxide (NiO), in which another lithium storage material, polypyrrole-nickel-oxygen (PPy-Ni-O) coordination complex, was fabricated during initial galvanostatically discharging. Extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopy and density functional theory (DFT) calculations indicate the process of the electrochemical formation of a PPy-Ni-O coordination and determine its multi-layer structure. The strong and electrochemically stable coordination between the nickel and nitrogen atoms ensures the excellent electrochemical performances of the complex. These findings pave new ways to construct a new type of high-performance organic anode material for lithium ion batteries. ____________________________________________________________


- 074 - Sultonderivat, Festelektrolytzwischenphase

Properties of solid electrolyte interphase formed by prop-1-ene-1,3-sultone on graphite anode of Li-ion bat-teries Li, Bin; Xu, Mengqing; Li, Benzhen; Liu, Yanlin; Yang, Liang; Li, Weishan; Hu, Shejun In: Electrochimica Acta 105 (2013) S.1-6 (6 Seiten, 27 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2013.04.142

The physical and chemical properties of the solid electrolyte interphase (SEI) formed by prop-1-ene-1,3-sultone (PES) on graphite anode in propylene carbonate (PC) based electrolyte for lithium ion battery were investigated by charge-discharge test, scanning electron spectroscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS), Fou-rier transform infrared spectroscopy (FTIR), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It is found that the charge-discharge performance of the cell LiCoO2/natural graphite (NG) using PC-based electrolyte containing 3 wt% PES is superior to that containing 6 wt% propane sultone (PS), an SEI formation additive that has the similar molecular structure to PES but is reduced not as easily as PES. The results from SEM-EDS, FTIR and XPS show that the struc-ture of graphite has been protected and some S-containing species are proven to be components of the SEI, sug-gesting that the preferable reduction of PES plays an important role in the formation of a protective SEI on NG. ____________________________________________________________ - 075 - Lithiumionenbatterie, mesoporöses Material

Synthesis of carbon nanotubes anchored with mesoporous Co3O4 nanoparticles as anode material for lith-ium-ion batteries Abbas, Syed Mustansar; Hussain, Syed Tajammul; Ali, Saqib; Ahmad, Nisar; Ali, Nisar; Munawar, Khurram Shahzad In: Electrochimica Acta 105 (2013) S.481-488 (8 Seiten, 48 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2013.04.179

In this study, functionalized carbon nanotubes (CNTs) with good conductivity and high surface area are anchored with mesoporous Co3O4 nanoparticles by a facile chemical co-precipitation method. Electrochemical characteriza-tions show that Co3O4/CNT nanocomposite delivers a capacity of 873 mAh g-1 after 50 cycles at a current density of 100 mA g-1. When the current density is increased to 250, 350 and 500 mA g-1, it still maintains a capacity of 895, 834 and 757 mAh g-1, respectively. The high capacity, rate capability and good cycling ability of Co3O4/CNT nano-composite are attributed to the intimate interaction between the CNTs and Co3O4 nanoparticles. The CNTs not only enhance the conductivity of Co3O4 nanoparticles but also improve the structure stability of Co3O4 nanoparticles. Fur-thermore, the mesoporous structure of Co3O4 nanoparticles is available to the transfer of electrolyte. Our results demonstrate that CNTs reinforced Co3O4 nanocomposite could be a promising anode material for high capacity lith-ium-ion batteries. ____________________________________________________________ - 076 - Polypyrrol/CNT, Anodenwerkstoff, Lithiumionenbatterie

Non-graphitic PPy-based carbon nanotubes anode materials for lithium-ion batteries Wu, Minghao; Chen, Jian; Wang, Chong; Wang, Fuqing; Yi, Baolian In: Electrochimica Acta 105 (2013) S.462-467 (6 Seiten, 40 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2013.05.019

Non-graphitic carbon nanotubes (NGCNTs) are successfully prepared by carbonization of polypyrrole (PPy) nano-tubes precursor synthesized via a self-assembly process. It is observed from transmission electron microscopy (TEM) that the diameter and length of the NGCNTs are 100-200 nm and 2-10 micro m, respectively. The electrochemical performances of the NGCNTs are evaluated by cyclic voltammograms and galvanostatic discharge-charge cycling. The results show that NGCNTs deliver an initial reversible capacity of 635.7 mAh g-1 at current density of 100 mA g-1 with a high capacity retention ratio of 85.7% after 150 cycles. Even up to 4 A g-1, the reversible capacity of NGCNTs remains in 280.1 mAh g-1. The improved performance of NGCNTs is attributed to the non-graphitic form, tubular morphology and cross-linked conducting networks. Therefore, it is a potential anode material for lithium-ion battery. ____________________________________________________________ - 077 - Gussteil, Leichtbaustrategien, Kraftfahrzeug

Vier Wege - ein Ziel: Leichtbaustrategien in Guss Rau, Guido In: Giesserei-Rundschau 60 (2013) 9/10, S.270-272 (3 Seiten, 5 Bilder, 1 Quelle)

Für die Entwicklung von Kraftfahrzeugen sind Leichtbau, Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit und Sicherheit sehr wichtig. Rund 20 % der CO2-Emissionen werden heute direkt durch den Straßenverkehr verursacht. Daher muss man angesichts wachsender Fahrzeugbestände knapper werdender Ressourcen neue Wege überlegen, wie man Automobile leichter und so erbrauchsgünstiger bauen kann. Doch Leichtbau muss auch für bezahlbar bleiben. Guss bietet dafür interessante Lösungen. Es gibt vier Strategien, um bei der Fahrzeugentwicklung Leichtbau zu erzielen: 1. Werkstoffleichtbau, 2. Fertigungsleichtbau, 3. Formleichtbau und 4. Konzeptleichtbau. Vorteilhaft ist es, diese Ein-


zelschritte zu kombinieren; dies erfordert aber zu einem frühen Zeitpunkt der Konzeption genügend Entscheidungs-freiheit wird auf diese Möglichkeiten anhand von Beispielen eingegangen. Jedes der vier Punkte wird kurz diskutiert und ein Beispiel dazu beschrieben. Diese Beispiele (Steuerkastendeckel, Kurbelwelle, LKW-Gussträger, Federbein-dom) zeigen, dass Guss Potenziale für innovative Leichtbaulösungen bietet. Mit den modernen Formanlagen und Prozessen ist es möglich durch höhere Genauigkeit filigrane und besonders leichte Gussteile zu produzieren. Durch den geringeren Energieverbrauch wird eine effiziente und ressourcenschonende Produktion ermöglicht. Für die Zu-kunft sind neue Ansätze wie höherfeste Gusswerkstoffe und hybride Multimaterial-Bauweisen angedacht. ____________________________________________________________ - 078 - Automobilbau, Aluminiumdruckguss, Ressourceneffizienz

Ressourceneffizienz und Leichtbau mit Guss aus Sicht eines Premiumherstellers Stich, Anton In: Giesserei-Rundschau 60 (2013) 9/10, S.273-277 (5 Seiten, 8 Bilder)

Bei der Entwicklung von Fahrzeuge werden zunehmend auch Umweltaspekte berücksichtigt. Bislang stand die Nut-zungsphase im Mittelpunkt, in der etwa 80 % der Gesamtemissionen entstehen. Zunehmende Treibhausgase und abnehmenden Ressourcen verlangen jedoch langfristig einen breiter angelegten Ansatz, wie etwa Umweltbilanzen. Anhand des Beispiels der Firma Audi wird in dem Beitrag gezeigt, wie Audi bereits heute für jede neue Fahrzeug-baureihe detaillierte Umweltbilanzen erstellt und den ganzen automobilen Lebenszyklus von der Herstellung über die Nutzung bis zum Recycling betrachtet. Der ganzheitlich umweltgerechte Leichtbau ist dabei eine der wichtigsten Herausforderungen. Werkstoffe und Leichtbautechnologien werden hinsichtlich ihrer Umwelteigenschaften geprüft. Der verstärkte Einsatz von Sekundärlegierungen hat eine hohe Priorität. Der Beitrag informiert zunächst über die Umweltbilanz. Es wird aufgezeigt, an welchem Punkt des Lebenszyklus welcher Anteil an Emissionen anfällt. An-schließend werden die Werkstoffauswahl und CO2-Reduktion in der Herstellphase erläutert. Ein Vergleich zeigt die CO2-Emissionen bei der Herstellung von 1 kg Bauteil aus verschiedenen Werkstoffen. Es wird beschrieben, wie die Verwendung von Sekundäraluminium Emissionen wegen des geringeren Energiebedarfs reduziert. Anschließend wird gezeigt, wie Leichtbau die CO2-Emissionen verringert, nicht nur wegen des geringeren Fahrzeuggewichts wäh-rend der Nutzungsphase sondern auch bereits während der Herstellung. Zum Schluss wird als Beispiel für den um-weltgerechten Leichtbau im Aggregat der Zylinderkopf beschrieben. ____________________________________________________________ - 079 - gießereitechnischer Leichtbau, Entwicklungsstand

New Cast 2013 zeigte Entwicklungsstand des gießtechnischen Leichtbaus anonym In: Guß im Wandel der Zeit 18 (2013) 3, S.3-8 (6 Seiten, 12 Bilder, 1 Quelle)

Leichtbau, Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit sind das derzeitige Spannungsfeld, mit dem sich nicht nur die Fahrzeugentwickler in naher Zukunft weiterhin auseinandersetzen werden müssen. Auch die zunehmende Verknap-pung und damit drastische Verteuerung der metallischen Rohstoffe werden zukünftig verstärkte Aktivitäten zum Leichtbau auch in allen anderen gussverbrauchenden Industriebereichen erfordern. Wie aber die Gussausstellung New Cast im Rahmen des Deutschen Gießereitages 2013 in Fellbach zeigte, bietet die deutsche Gussfertigung dafür bereits heute sehr interessante Lösungen an, die in diesem Beitrag im Überblick vorgestellt werden. Bionik und Simu-lation werden als Schlüsseltechnologien des weiteren gießtechnischen Leichtbaus angesehen. Insbesondere durch die Nutzung bionischen Designs lassen sich Leichtbaustrukturen darstellen, bei denen Lastpfade und Wanddicken optimal an die Belastungen angepasst werden. Ein breites Spektrum von Werkstoffen von hochfesten und duktilen dünnwandigen Gussteilen aus Stahlguss, Gusseisen mit Kugelgraphit (EN-GJS) über die verschiedenen Aluminium-legierungen bis hin zum noch leichteren Magnesium bietet sowohl für Pkw- als auch für Lkw- Anwendungen aber auch für andere bewegliche Systeme noch genügend Ansätze für den weiteren gießtechnischen Leichtbau. Die be-deutendste Innovation des 20. Jahrhunderts für die Gießereiindustrie ist die Gießsimulation. Die Gießprozesssimula-tion ermöglicht dem Gießer einen umfassenden Einblick in das Gussteil und seine Fertigung. Gießprozesssimulation bedeutet mehr, als lediglich das Vergießen der Schmelze zu modellieren und am Bildschirm sichtbar zu machen. Sie ermöglicht die rechnergestützte, durchgängige Optimierung des gesamten Entwicklungs- und Produktionsprozesses vom Teiledesign über den Gießprozess selbst bis zur Bearbeitung des Gussteils. Die Simulation macht die Gussferti-gung in jeder Hinsicht berechenbar. Eine weitere Möglichkeit hinsichtlich des Leichtbaus betrifft die Frage der Her-stellbarkeit noch dünnwandiger Eisenwerkstoffe. Dünnwandige Stahlgussteile mit hoher Oberflächengüte und filigra-nen Bereichen sind seit Jahren eine Spezialität der Wolfensberger AG, Bauma/Schweiz, die im letzten Jahr mit der MAC GmbH Consulting and Engineering und dem Schweizerischen Gießereizentrum der Fachhochschule Nordwest-schweiz (FHNW), Windisch/Schweiz, einen Forschungsvertrag abgeschlossen hat, der die Entwicklung eines innova-tiven Verfahrens zur wirtschaftlichen Herstellung von dünnwandigen Stahlgussteilen mit Wandstärken kleiner 2 mm zum Ziel hat. Im Gusseisenbereich stellte sich die Einführung des mischkristallverfestigten Gusseisen mit Kugelgra-phit (EN-GJS) in der Industrie als Erfolg dar. Die durch Silizium mischkristallverfestigten Werkstoffsorten bieten das Potenzial, auch kostengünstigere, niedriglegierte Schrotte im metallischen Einsatz zu verwenden, ohne dass ver-sprödender Perlit oder Karbide im Gefüge auftreten und sich die mechanischen Eigenschaften verschlechtern. ____________________________________________________________


- 080 - Leichtmetallguss, Anwendung im Fahrzeugbau

Lightweight castings for automotive applications Guria, Ankan; Bhattacharya, Aditi In: Indian Foundry Journal 59 (2013) 8, S.36-39 (4 Seiten, 5 Bilder, 5 Quellen)

Cast lightweight metals, like aluminium and magnesium, can replace cast heavier metals, like iron and steel, in se-lected vehicle structural parts. To be effective substitutes, cast lightweight metals must have similar properties and performance to their heavier counter-parts and comparable costs to manufacture. Castings tend to be inherently flawed with variable properties (e.g., tensile strength, fracture strength, ductility), requiring designs to be anchored around the poorest known performance of a particular property. More precise knowledge of properties of castings can enable designs that reduce materials usage and weight. Crash tests, test of deformation characteristics, as well as drive and continuous running tests, demonstrate conclusively that high safety demands made on the chassis compo-nents are met in full. ____________________________________________________________ - 081 - Nanokomposit-Elektroden, Lithiumionenbatterie

Improved coulombic efficiency in nanocomposite thin film based on electrodeposited-oxidized FeNi-electrodes for lithium-ion batteries Lopez, Maria C.; Ortiz, Gregorio F.; Lavela, Pedro; Alcantara, Ricardo; Tirado, Jose L. In: Journal of Alloys and Compounds 557 (2013) S.82-90 (9 Seiten, 41 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2012.12.153

Electrochemical deposition from Ni2+ and Fe2+ using sulfate and nitrate solutions is carried out under galvanostatic regime. The resulting films are oxidized and examined in lithium test cells as potential anode materials for lithium-ion batteries. X-ray diffraction, XPS and SAED-TEM analyses revealed a thin film based on nanocomposite NiO and Fe2O3. Cycling studies show the smallest discharge polarization ever reported during the conversion reactions of metal oxides at ~0.8 V. Unlike typical transition metal oxides, the amorphous oxidized material exhibited low irre-versibility from first to second discharge (~15%) and a distinctive plateau on consecutive discharge branches. The changes in the film thickness on increasing deposition time and the crystallization phenomena on annealing the de-posits strongly affect the electrochemical behavior. The present approach allows preparing a powder free electrode with improved coulombic efficiency directly on the current collector and opens a set of novel preparation routes in this field with intriguing results. ____________________________________________________________ - 082 - Fe2O3-Graphen-Komposit-Anode, hydrothermische Herstellung

A facile PVP-assisted hydrothermal fabrication of Fe2O3/graphene composite as high performance anode material for lithium ion batteries Xiao, Wei; Wang, Zhixing; Guo, Huajun; Zhang, Yunhe; Zhang, Qian; Gan, Lei In: Journal of Alloys and Compounds 560 (2013) S.208-214 (7 Seiten, 68 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2012.12.166

A simple PVP(polyvinylpyrrolidone)-assisted hydrothermal method is designed to prepare Fe2O3/Graphene compos-ite. While the major crystalline phase of hematite is revealed by X-ray diffraction (XRD), the coexistence of Fe2O3 and graphene are demonstrated by Fourier transform infrared spectra (FI-IR) and Raman spectra studies. Meanwhile, the content of graphene in composite is determined by thermogravimetric analysis (TG). The scanning electron micros-copy (SEM) and transmission electron microscope (TEM) images both illustrate the effective combination of Fe2O3 particles and graphene. Furthermore, owing to the synergic effects between Fe2O3 and graphene, Fe2O3/graphene composite exhibits remarkable cycle performance with highly reversible charge capacity of 1092 mA h g-1 after 50 cycles at the current density of 50 mA g-1, and superior rate performance with highly reversible charge capacity of 501 mA h g-1 at the current density of 1000 mA g-1. For comparison, as absence of the good attachment between graphene and Fe2O3, the bare Fe2O3 and Fe2O3/graphene composite prepared without assistance of PVP show worse cycle performance. ____________________________________________________________ - 083 - Anodenwerkstoff, Lithiumionenbatterie

Self-templated synthesis of hollow porous submicron ZnMn2O4 sphere as anode for lithium-ion batteries Chen, Xue-Fa; Qie, Long; Zhang, Lu-Lu; Zhang, Wu-Xing; Huang, Yun-Hui In: Journal of Alloys and Compounds 559 (2013) S.5-10 (6 Seiten, 32 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.01.036

Hollow porous submicron-sized ZnMn2O4 spheres have been successfully prepared using self-made MnCO3 spheres as template. The morphology and structure evolution of the hollow porous ZnMn2O4 spheres are well examined to achieve optimal electrochemical performance. The SEM image shows that the ZnMn2O4 sample is composed of hol-low porous submicron spheres (0.5-1.0 micro m) formed by nanosized particles with diameters of 25-50 nm. The 600 °C-sintered sample exhibits the best electrochemical performance. At a current density of 100 mA g-1, the dis-


charge capacity is as high as 1260 mA h g-1 for the first cycle and retains stably at 599 mA h g-1 after 40 cycles. Even at 1000 mA g-1, the average specific capacity is still 450 mA h g-1. The excellent electrochemical perform-ance can be attributed to its unique feature of hollow porous structure, which may not only buffer the volume variation during discharge/charge process with hollow interior, but also facilitate the electrolyte penetration and thus shorten the transport length of Li+ ions. ____________________________________________________________ - 084 - Lithiumionen-Akku, Graphenoxid/CoFe2O-Co-Nanokomposit

Reduced graphene oxide/CoFe2O4-Co nanocomposite as high performance anode for lithium ion batteries Zhang, Mei; Jia, Mengqiu; Jin, Yuhong; Wen, Qianqian; Chen, Cheng In: Journal of Alloys and Compounds 566 (2013) S.131-136 (6 Seiten, 54 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.03.079

Reduced graphene oxide/CoFe2O4-Co (RGO/CFC) nanocomposite was first prepared by a facile hydrothermal strat-egy and subsequently in situ reduction process. X-ray diffraction, Raman spectra, and scanning electron microscopy are employed to characterize the structure and morphology of the as-prepared RGO/CFC nanocomposite. The elec-trochemical performances of the nanocomposite were evaluated in coin-type cells. It delivers high reversible capacity of 921.8 mAh g-1 at various rates from 100 to 1600 mA g-1 after 70 cycles. Even after 420 cycles at 9000 mA g-1, the capacity still retains 907.3 mAh g-1 at 100 mA g-1, indicating outstanding rate capability and cycle stability. The im-proved electrochemical performance is ascribed to the strong interfacial interaction between CFC nanoparticles (30 nm) and RGO nanosheets. The RGO/CFC nanocomposite with super long cycling life will be an ideal candidate of anode material for lithium ion batteries. ____________________________________________________________ - 085 - mesoporöses Cobaltoxalat, Lithium-Ionen-Akkumulator

Mesoporous cobalt oxalate nanostructures as high-performance anode materials for lithium-ion batteries: Ex situ electrochemical mechanistic study Ang, Wei An; Cheah, Yan Ling; Wong, Chui Ling; Prasanth, Raghavan; Hng, Huey Hoon; Madhavi, Srinivasan In: Journal of Physical Chemistry C 117 (2013) 32, S.16316-16325 (10 Seiten, 8 Bilder, 2 Tabellen, 29 Quellen) http://dx.doi.org/10.1021/jp404049f

Two distinct mesoporous nanostructures, that is, rod and sheet cobalt oxalate (CoC2O4), have been synthesized via facile chimie douce precipitation technique. The selective interaction between solvent type and crystallographic planes of the metal ion is the key factor in morphological variations. The morphology and microstructure are studied by high-resolution transmission electron microscopy. Structural characterization of the materials has been carried out by X-ray diffraction and confirmed phase pure CoC2O4 . 2H2O formation. The critical dehydration process of CoC2O4 . 2H2O led to anhydrous CoC2O4, and its thermal properties are investigated by thermogravimetric analysis. Electro-chemical properties of anhydrous CoC2O4 in half-cells are studied by cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge cycling, and electrochemical impedance spectroscopy. The studies showed that initial discharge capacity of anhydrous CoC2O4 nanorods and sheets is 1599 and 1518 mA h g-1, respectively, at 1C-rate. Anhydrous CoC2O4 nanostructures fabricated by this chimie douce process achieved higher reversible capacity, more stable cycling, and better rate capabilities than reported. The electrochemical performances of anhydrous CoC2O4 nanostructures are found to be significantly influenced by morphology and porosity. In addition, the interfacial electrochemical mecha-nism related to the transitional metal oxidation states, phase structural changes, and distribution during cycling are validated. ____________________________________________________________ - 086 - Lithium-Eisenphosphat, Mikrokugel, Kathodenwerkstoff

Synthesis of cage-like LiFePO4/C microspheres for high performance lithium ion batteries Deng, Honggui; Jin, Shuangling; Zhan, Liang; Wang, Yanli; Qiao, Wenming; Ling, Licheng In: Journal of Power Sources 220 (2012) S.342-347 (6 Seiten, 30 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.060

Cage-like LiFePO4 microspheres are synthesized by a solvothermal reaction-calcination process, using Fe(NO3)3.9H2O as iron source and ethylene glycol/water as co-solvent medium. The microsphere is the assembly of LiFePO4 nanoparticles with an open porous structure, thus the carbon coating can be easily introduced on the sur-face of the nanoparticles by the chemical vapor deposition of C2H4 during calcination process. When used as the cathode materials for the lithium-ion batteries, the resultant cage-like LiFePO4/C microsphere shows high capacity and good cycle stability (160 mAh g-1 at 0.1 C over 300 cycles), as well as good rate capability (120 mAh g-1 at 10 C). The desirable electrochemical performance can be attributed to high rate of ionic/electronic conduction and the high structural stability arising from the interconnected open pores, carbon-coated nanoparticles and microsized structure. ____________________________________________________________


- 087 - leitfähiges Polymer, Verbundwerkstoff, Polyanilin

Synthesis and electrochemical performance of LiV3O8/polyaniline as cathode material for the lithium battery Gao, Xuan-Wen; Wang, Jia-Zhao; Chou, Shu-Lei; Liu, Hua-Kun In: Journal of Power Sources 220 (2012) S.47-53 (7 Seiten, 32 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.114

LiV3O8-polyaniline nanocomposites have been synthesized via chemical oxidative polymerization directed by the ani-onic surfactant sodium dodecyl benzene sulfate. The polyaniline particles are uniformly coated on the LiV3O8 nano-rods. The composite with 12 wt.% polyaniline retains a discharge capacity of 204 mAh g-1 after 100 cycles and had better rate capability (175 mAh g-1 at 2 C and 145 mAh g-1 at 4 C) than the bare LiV3O8 electrode in the potential range of 1.5-4.0 V. The polyaniline coating can buffer the dissolution into the LiPF6 electrode that occurs in LiV3O8 during cycling. The charge transfer resistance of the composite electrode was much lower than that of the bare LiV3O8 electrode, indicating that polyaniline coating significantly increases the electrical conductivity between the LiV3O8 nanorods. Polyaniline is a conductive binder which buffers the dissolution of LiV3O8 into the electrolyte and reduces the contact resistance among nanorods, so performance of the composite is significantly improved. ____________________________________________________________ - 088 - Lithium-Ionen-Akkumulator, Lithium-Eisenphosphat

Hydrothermal synthesis of morphology-controlled LiFePO4 cathode material for lithium-ion batteries Pei, Bo; Yao, Hongxu; Zhang, Weixin; Yang, Zeheng In: Journal of Power Sources 220 (2012) S.317-323 (7 Seiten, 27 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.128

A simple sodium dodecyl benzene sulfonate (SDBS) mediated hydrothermal method has been described in this pa-per to prepare morphology-controlled LiFePO4, cathode material such as nanoparticles, nanorods and nanoplates with controllable b-axis thickness. When used in lithium-ion batteries, the LiFePO4/C nanoparticles (200 nm in size) and nanorods (90 nm in diameter along b-axis and 200 nm-1 micro m in length) display initial discharge capacities of 145.3 and 149.0 mAh g-1 at 0.1 C rate, 33.9 and 61.3 mAh g-1 at 10 C rate, respectively. The LiFePO4/C nano-plates (20 nm thickness along b-axis and 50 nm width) deliver a discharge capacity of 162.9 mAh g-1 at 0.1 C rate and 107.9 mAh g-1 at 10 C rate. The Li-ion diffusion coefficients of the LiFePO4/C nanoparticles, nanorods and nanoplates are calculated to be 1.66 x 10-12, 2.99 x 10-12 and 1.64 x 10-11 cm2 s-1, respectively. In general, the discharge capacity and rate performance have been found to increase with the decreasing thickness of the b-axis. The experimental results demonstrate that decreasing the crystallite size in the b-axis and increasing the surface area of (010) plane can shorten Li-ion diffusion path and increase the electrode reaction, which significantly improve electrochemical performance of the LiFePO4/C nanocomposites. ____________________________________________________________ - 089 - Lithiumionenbatterie, Anodenwerkstoff, Sol-Gel-Synthese

Nanoparticle Li2FeSiO4 as anode material for lithium-ion batteries Xu, Yang; Li, Yajuan; Liu, Suqin; Li, HongLiang; Liu, Younian In: Journal of Power Sources 220 (2012) S.103-107 (5 Seiten, 24 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.130

Nano-sized Li2FeSiO4 particles are successfully synthesized by sol-gel method using as anode materials for lithium-ion batteries. The X-ray diffraction pattern confirms the monoclinic structure with a space group of P21. The TEM im-ages show that the primary size of Li2FeSiO4 nanoparticle is 20-40 nm. The Li2FeSiO4 nanoparticle is coated by a very thin film of amorphous carbon, the carbon content is 10.06%. The Li2FeSiO4 electrode delivers an initial dis-charge capacity of 880 mA h g-1, which is much higher than graphitic anodes. The specific discharge capacity of the Li2FeSiO4 electrode at 500 mA g-1 is 235 mA h g-1. The electrode delivers a specific discharge capacity of about 449 mA h g-1 at the current density of 100 mA g-1 even after 173 cycles. The electrochemical procedures of the Li2FeSiO4 electrode are emphasized by ex-situ XRD, XPS and cyclic voltammograms. ____________________________________________________________ - 090 - Nickel-Cadmium-Batterie, Lösungsmittelextraktion

Hydrometallurgical route to recover nickel, cobalt and cadmium from spent Ni-Cd batteries Fernandes, Aline; Afonso, Julio Carlos; Bourdot Dutra, Achilles Junqueira In: Journal of Power Sources 220 (2012) S.286-291 (6 Seiten, 41 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.08.011

In this work a hydrometallurgical route to recover nickel, cobalt and cadmium after leaching spent Ni-Cd batteries with hydrochloric acid was investigated. Co(II) and Cd(II) were both recovered by solvent extraction. Cd(II) was first ex-tracted (99.7 wt.%) with pure tri-n-butylphosphate (TBP), in the original leachate acidity (5.1 mol L-1), in two stages at 25 °C with an aqueous/organic (A/O) phase ratio = 1 v/v. The Co(II) present in the raffinate (free acidity 4.1 mol L-1) was extracted with Alamine 336 or Alamine 304 (10 vol.% in kerosene) at 25 °C with an A/O ratio = 1 in two


stages. 97.5 wt.% of Co(II) was extracted using Alamine 336 while only 90.4 wt.% was extracted in the case of Ala-mine 304. Ni(II) was isolated from the raffinate as oxalate after addition of ammonium oxalate at pH 2. ____________________________________________________________ - 091 - Mikrobatterie, Lithiumbatterie, Hochfrequenzzerstäubung

Electrochemical properties of high rate bias sputtered LiCoO2 thin films in liquid electrolyte Tintignac, S.; Baddour-Hadjean, R.; Pereira-Ramos, J.P.; Salot, R. In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.76-82 (7 Seiten, 47 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.06.047

LiCoO2 thin films have been prepared on aluminium substrate with RF sputtering using a bias effect combined with a moderate post-annealing treatment at 500 °C and their electrochemical properties investigated in liquid electrolyte by cyclic voltammetry, galvanostatic experiments in various voltage windows, and ac impedance spectroscopy. The positive effect of bias is shown allowing to minimize the presence of the cubic LiCoO2 phase. The lithium extraction process is highly reversible in the biased LiCoO2 films with charge-discharge curves which really superimpose at C/10 rate. A 450 nm thin film is shown to exhibit an initial charge capacity of approximately 60 micro Ah cm-2 micro m-1 at C/10 and a high discharge capacity of approximately 50 micro Ah cm-2 micro m-1. The rate capability study demonstrates the film can easily sustain high charge-discharge rates and exhibits good cycling properties with capac-ity retention of 90% after 50 cycles up to a 2C rate and still 73% of the maximum capacity is recovered at 8C in the 4.2 V-3 V potential window. This constitutes remarkable performances both in terms of rate capability and cycling stability. The charge-discharge behaviour as a function of the film thickness in the range 0.25-3.6 micro m is investi-gated and indicates an efficient and homogeneous electrochemical activity with a linear increase of the capacity with thickness. As a consequence an optimization of the capacity is proposed with the use of the thickest deposit of 3.6 micro m leading to the value of 200 micro Ah cm-2, the best one available for a LiCoO2 film in liquid electrolyte. ____________________________________________________________ - 092 - SOFC-Brennstoffzelle, Mikrogefüge, Porosität

Influence of the microstructure on the bulk and grain boundary conductivity in apatite-type electrolytes Marrero-Lopez, D.; dos Santos-Gomez, L.; Leon-Reina, L.; Canales-Vazquez, J.; Losilla, E.R. In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.107-118 (12 Seiten, 67 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.06.111

Silicate and germanate apatites have attracted great interest because of their high ionic conductivity for fuel cells and other electrochemical applications. The values of conductivity of these materials are comparable or even higher than those of Zr0.84Y0.16O1.92 (YSZ), but vary depending on the synthetic method used and the level of densification. In order to evaluate the influence of the microstructure on the transport properties of apatite-type electrolytes, La10Si5.5Al0.5O26.75 (LSA) and La9.6Ge5.5Al0.5O26.15 (LGA) ceramics with different porosity and average grain size were prepared by varying the sintering temperature and time. Impedance spectroscopy was used to study separately both the bulk and grain boundary contributions from the overall conductivity. The bulk and grain boundary conductivities of silicates resulted highly dependent on both the porosity and the sintering temperature, on the contrary, the conductiv-ity in germanates is barely affected by the microstructure. ____________________________________________________________ - 093 - Lithium-Eisenphosphat, Lithium-Ionen-Akkumulator

Lithium iron phosphate spheres as cathode materials for high power lithium ion batteries Vu, Anh; Stein, Andreas In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.48-58 (11 Seiten, 46 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.06.116

Electrode materials composed of micrometer- and sub-micrometer-sized spherical particles are of interest for lithium ion batteries (LIBs) because spheres can be packed with higher efficiency than randomly shaped particles and achieve higher volumetric energy densities. Here we describe the synthesis of lithium iron phosphate (LFP) phases as cathode materials with spherical morphologies. Spherical Li3Fe2(PO4)3 particles and LiFePO4 spheres embedded in a carbon matrix are prepared through phase separation of precursor components in confinement. Precursors con-taining Li, Fe, and P sources, pre-polymerized phenol-formaldehyde (carbon source), and amphiphilic surfactant (F127) are confined in 3-dimensional (colloidal crystal template) or 2-dimensional (thin film) spaces, and form spheri-cal LFP particles upon heat treatment. Spherical Li3Fe2(PO4)3 particles are fabricated by calcining LiFePO4/C com-posites in air at different temperatures. LiFePO4 spheres embedded in a carbon matrix are prepared by spin-coating the LFP/carbon precursor onto quartz substrates and then applying a series of heat treatments. The spherical Li3Fe2(PO4)3 cathode materials exhibit a capacity of 100 mA h g-1 (83% of theoretical) at 2.5 C rate. LiFePO4 spheres embedded in a carbon matrix have specific capacities of 130, 100, 83, and 50 mA h g-1 at C/2, 2 C, 4 C, and 16 C rates, respectively (PF_600_2), revealing excellent high-rate performance. ____________________________________________________________


- 094 - elektrochemische Leistung, Lithium-Ionen-Akkumulator

Role of V2O5 coating on LiNiO2-based materials for lithium ion battery Xiong, Xunhui; Wang, Zhixing; Yan, Guochun; Guo, Huajun; Li, Xinhai In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.183-193 (11 Seiten, 30 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.06.133

X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscope (TEM), energy dispersive spectrometer (EDX) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) are used to demonstrate that V2O5 is successfully coated on LiNiO2-based materi-als. The V2O5 layer will react with Li impurities on surface, which will reduce the pH value and rapid moisture uptake ability of LiNiO2-based materials. Cells tests indicate that V2O5-coating layer works as HF inhibitor and/or HF scaven-ger, which contributes a significant improvement in cycling performance and storage characteristics in electrolyte. In the mean time, V2O5 acts as isolating layer when cathode material contacts with electrolyte especially cycling at high voltage. Structural analysis shows that V2O5-coating layer has more advantage over other oxide coating in delaying Ni3+/Ni2+ transformation and lithium extraction from bulk surface, which benefits from the properties of V2O5 reacting with LiOH/Li2CO3 impurities on surface. ____________________________________________________________ - 095 - Festoxidbrennstoffzelle, mobile Anwendung

Modeling a 5 kWe planar solid oxide fuel cell based system operating on JP-8 fuel and a comparison with tubular cell based system for auxiliary and mobile power applications Tanim, Tanvir; Bayless, David J.; Trembly, Jason P. In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.986-997 (12 Seiten, 20 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.07.008

A steady state planar solid oxide fuel cell (P-SOFC) based system operating on desulfurized JP-8 fuel was modeled using Aspen Plus simulation software for auxiliary and mobile power applications. An onboard autothermal reformer (ATR) employed to reform the desulfurized JP-8 fuel was coupled with the P-SOFC stack to provide for H2 and CO as fuel, minimizing the cost and complexity associated with hydrogen storage. Characterization of the ATR reformer was conducted by varying the steam to carbon ratio (H2O/C) from 0.1 to 1.0 at different ATR operating temperatures (700-800 °C) while maintaining the P-SOFC stack temperature at 850 °C. A fraction of the anode recycle was used as the steam and heat source for autothermal reforming of the JP-8 fuel, intending to make the system lighter and compact for mobile applications. System modeling revealed a maximum net AC efficiency of 37.1% at 700 °C and 29.2% at 800 °C ATR operating temperatures, respectively. Parametric analyses with respect to fuel utilization factor (Uf) and current density (j) were conducted to determine optimum operating conditions. Finally, the P-SOFC based system was compared with a previously published [1] tubular solid oxide fuel cell based (T-SOFC) system to identify the rela-tive advantages over one another. ____________________________________________________________ - 096 - Lithiumionenbatterie, Dünnschichtelektrode, Röntgenstrahl

High potential durability of LiNi0.5Mn1.5O4 electrodes studied by surface sensitive X-ray absorption spectros-copy Kawaura, Hiroyuki; Takamatsu, Daiko; Mori, Shinichiro; Orikasa, Yuki; Sugaya, Hidetaka; Murayama, Haruno; Naka-nishi, Kouji; Tanida, Hajime; Koyama, Yukinori; Arai, Hajime; Uchimoto, Yoshiharu; Ogumi, Zempachi In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.816-821 (6 Seiten, 21 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.07.011

Phenomena at electrode/electrolyte interface of LiNi0.5Mn1.5O4 are studied by in situ total-reflection fluorescence X-ray absorption spectroscopy (TRF-XAS), ex situ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and electrochemical tests. Flat and well-defined thin films of LiNi0.5Mn1.5O4 prepared by pulsed laser deposition (PLD) are used as model electrodes to facilitate the observation of the interface. The thin-film LiNi0.5Mn1.5O4 electrode showed good cycling characteristics at around 4.7 V vs. Li/Li+. The TRF-XAS measurements reveal that nickel and manganese species at the surface have almost the same chemical states and local environments as those in the bulk when in contact with organic elec-trolyte solutions (1 mol dm-3 LiClO4 in a 1:1 volumetric mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate). This is in sharp contrast to the behavior of a LiCoO2 electrode, in which the surface cobalt species is irreversibly reduced by soaking to the organic electrolyte solutions, leading to gradual material deterioration during the delithiation/lithiation cycling (D. Takamatsu et al., Angew. Chem. Int. Edit., 51 (2012) 11597). It is suggested that the electrolyte decompo-sition products detected by XPS form a protective layer to restrict the reduction of the surface species of LiNi0.5Mn1.5O4, leading to good cycling characteristics of LiNi0.5Mn1.5O4 in spite of its high operating potential. ____________________________________________________________


- 097 - Aluminiumoxidbeschichtung, Lithiumionenbatterie

Enhanced electrochemical properties of Al2O3-coated LiV3O8 cathode materials for high-power lithium-ion batteries Huang, S.; Tu, J.P.; Jian, X.M.; Lu, Y.; Shi, S.J.; Zhao, X.Y.; Wang, T.Q.; Wang, X.L.; Gu, C.D. In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.698-705 (8 Seiten, 60 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.07.032

Surface modified-LiV3O8 cathode materials with Al2O3 are successfully synthesized via a facile thermolysis process. The 0.5 wt.% Al2O3-coated LiV3O8 exhibits an enhanced cyclic stability at various charge-discharge current densities. At a current density of 100 mA g-1, it delivers an initial specific discharge capacity of 283.1 mAh g-1 between 2.0 and 4.0 V. Moreover, high capacities of 139.4 and 118.5 mAh g-1 are obtained at the 100th cycle at current densi-ties of 2000 and 3000 mA g-1, respectively. The improved electrochemical performance is attributed to the Al2O3 coating, which can hinder the irreversible phase transformation and act as a protective layer to prevent the active material from direct contact with electrolyte. Furthermore, the formation of a Li-V-Al-O solid solution at the LiV3O8/Al2O3 interface provides a fast Li+ diffusion path which is of benefit to the electrochemical behaviors. ____________________________________________________________ - 098 - Dichtefunktionaltheorie, SrTiO3, Anodenmaterial

Rational design of mixed ionic and electronic conducting perovskite oxides for solid oxide fuel cell anode materials: A case study for doped SrTiO3 Suthirakun, Suwit; Xiao, Guoliang; Ammal, Salai Cheettu; Chen, Fanglin; zur Loye, Hans-Conrad; Heyden, Andreas In: Journal of Power Sources 245 (2014) S.875-885 (11 Seiten, 57 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.07.040

The effect of p- and n-type dopants on ionic and electronic conductivity of SrTiO3 based perovskites were investi-gated both computationally and experimentally. Specifically, we performed density functional theory (DFT) calcula-tions of Na- and La-doped SrTiO3 and Na- and Nb-doped SrTiO3 systems. Constrained ab initio thermodynamic cal-culations were used to evaluate the phase stability and reducibility of doped SrTiO3 under both oxidizing and reducing synthesis conditions, as well as under anodic solid oxide fuel cell (SOFC) conditions. The density of states (DOS) of these materials was analyzed to study the effects of p- and n-doping on the electronic conductivity. Furthermore, Na- and La-doped SrTiO3 and Na- and Nb-doped SrTiO3 samples were experimentally prepared and the conductivity was measured to confirm our computational predictions. The experimental observations are in very good agreement with the theoretical predictions that doping n-doped SrTiO3 with small amounts of p-type dopants promotes both the ionic and electronic conductivity of the material. This doping strategy is valid independent of p- and n-doping site and per-mits the synthesis of perovskite based mixed ionic/electronic conductors. ____________________________________________________________ - 099 - Metallphthalocyanin, Elektrokatalysator

Investigation of binuclear metal phthalocyanines as electrocatalysts for Li/SOCl2 battery Xu, Bei; Zhang, RongLan; Wang, Jifeng; Zhao, Jianshe In: Journal of Solid State Electrochemistry 17 (2013) 9, S.2391-2400 (10 Seiten, 6 Bilder, 2 Tabellen, 22 Quellen) http://dx.doi.org/10.1007/s10008-013-2103-6

Three novel series of the binuclear metal phthalocyanines M2Pc2, M2Pc2Hc, and M2Nc2 (M = Mn(II), Fe(II), Co(II), Ni(II), and Cu(II)) were synthesized and characterized. The electrocatalytic performance of the binuclear compounds to lithium-thionyl chloride battery was evaluated by operating these compounds in the electrolyte of the battery. The results indicated that the binuclear metal phthalocyanines improved the capacity of the battery by an increase of ap-proximately 30-58 %. Of all, Cu2Pc2Hc and Fe2Nc2 displayed the highest increments of 56 and 57 %, respectively. ____________________________________________________________ - 100 - Li-Ionen-Akku, Mikrostäbchenkathode, Eigenschaftsanalyse

Layered iron orthovanadate microrods as cathode for lithium ion batteries with enhanced cycle performance Fang, Zhen; Fan, Fan; Ding, Zekun; Wang, Chenyan; Long, Liuyang; Hao, Shenghua In: Materials Research Bulletin 48 (2013) 4, S.1737-1740 (4 Seiten, 17 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.materresbull.2013.01.005

Iron orthovanadate microrods with layered structure have been synthesized by a simple hydrothermal method. The composition and structure of the microrods were investigated by X-ray powder diffraction, thermogravimetric analysis, X-ray photoelectron spectroscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Electro-chemical measurements indicated that the microrods maintained high capacity when used as lithium ion battery cath-ode. As-obtained iron orthovanadate microrods electrode exhibits a stable and reversible capacity of over 250 mAhg-1 at 16 mAg-1 between 1.6 V and 4.7 V after 15 cycles. Detailed investigations reveal that the layered structure may reduce the lithium ion diffusion path and be helpful for stable capacity. ____________________________________________________________


- 101 - Schwefel-Aluminiumoxid, Lithium-Schwefel-Batterie

Preparation and electrochemical performance of sulfur-alumina cathode material for lithium-sulfur batteries Dong, Kang; Wang, Shengping; Zhang, Hanyu; Wu, Jinping In: Materials Research Bulletin 48 (2013) 6, S.2079-2083 (5 Seiten, 30 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.materresbull.2013.02.031

Nano-sized sulfur particles exhibiting good adhesion with conducting acetylene black and alumina composite materi-als were synthesized by means of an evaporated solvent and a concentrated crystallization method for use as the cathodes of lithium-sulfur batteries. The composites were characterized and examined by X-ray diffraction, environ-mental scanning electron microscopy and electrochemical methods, such as cyclic voltammetry, electrical impedance spectroscopy and charge-discharge tests. Micron-sized flaky alumina was employed as an adsorbent for the cathode material. The initial discharge capacity of the cathode with the added alumina was 1171 mAh g-1, and the remaining capacity was 585 mAh g-1 after 50 cycles at 0.25 mA cm-2. Compared with bare sulfur electrodes, the electrodes containing alumina showed an obviously superior cycle performance, confirming that alumina can contribute to reduc-ing the dissolution of polysulfides into electrolytes during the sulfur charge-discharge process. ____________________________________________________________ - 102 - Kathodenmaterial, Lithiumionenbatterie

Electrochemical performances of co-substituted (La and Li) LiLax-yLiyNi1-xO2 cathode materials for recharge-able lithium-ion batteries Mohan, P.; Paruthimal Kalaignan, G. In: Materials Research Bulletin 48 (2013) 9, S.3049-3057 (9 Seiten, 53 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.materresbull.2013.04.053

Co-substituted LiLax-yLiyNi1-xO2 cathode materials were synthesized by sol-gel method using aqueous solutions of metal nitrates and tartaric acid as chelating agent at 600 °C for 10 h. The structure and electrochemical properties of the synthesized materials were characterized by using XRD, SEM, EDAX, TEM, cyclic voltammetry, charge/discharge and electrochemical impedance spectroscopy. XRD studies revealed a well defined layer structure and a linear variation of lattice parameters with the addition of lanthanum and lithium confirmed phase pure com-pounds in a rhombohedral structure. TEM and SEM analysis shows that LiLa0.10Li0.10Ni0.80O2 has smaller particle size and regular morphological structure with narrow size distribution than those of LiNiO2. Variations of dual mixing and hexagonal ordering with the substituted elements have enhanced the charge/discharge capacities at both room (25 °C) and elevated temperatures (45 °C), respectively. LiLa0.10Li0.10Ni0.80O2 had high charge/discharge capacity, low irreversible capacity and better elevated temperature performance. ____________________________________________________________ - 103 - Lithiumionen-Akkumulator, FeS2-Mikrokugel-Anode, Kapazität

Synthesis and electrochemical performance of bud-like FeS2 microspheres as anode materials for recharge-able lithium batteries Zhang, Dong; Wu, Guojian; Xiang, Jiayuan; Jin, Jun; Cai, Yubin; Li, Guoliang In: Materials Science and Engineering, Part B (Solid-State Materials for Advanced Technology) 178 (2013) 8, S.483-488 (6 Seiten, 41 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.mseb.2013.01.024

Bud-like FeS2 powder was synthesized by a solvothermal method with the help of polyvinylpyrrolidone (PVP). The bud-like FeS2 microshperes with the diameters of 2.0 - 3.0 micro m were consisted of the submicro-flakes with 0.5 - 1 micro m in width and length, and about 60 nm in thickness. As an anode material for Li-ion batteries, the bud-like FeS2 delivered initial specific discharge capacity of 773 and 749 mAh g-1, and could sustain 387 and 368 mAh g-1 after 30 cycles at current densities of 45 and 89 mA g- 1, respectively, much higher than the solid one obtained with-out PVP. The bud-like FeS2 microshperes also showed large diffusion coefficient of Li-ions (DLi+) calculated by Gal-vanostatic intermittent titration (GITT). The improved electrochemical performance of bud-like FeS2 was due to the unique structure which provides large contact area between the FeS2 microspheres and electrolyte, decreased po-larization and large DLi+, leading to enhanced electrode reaction kinetics. ____________________________________________________________ - 104 - Oxidkeramiik, Schichtelektrode, Lithiumionenbatterie

Reversible anionic redox chemistry in high-capacity layered-oxide electrodes Sathiya, M.; Rousse, G.; Ramesha, K.; Laisa, C.P.; Vezin, H.; Sougrati, M.T.; Doublet, M.L.; Foix, D.; Gonbeau, D.; Walker, W.; Prakash, A.S.; Hassine, M. Ben; Dupont, L.; Tarascon, J.M. In: Nature Materials 12 (2013) 9, S.827-835 (9 Seiten, 6 Bilder, 50 Quellen) http://dx.doi.org/10.1038/nmat3699

Li-ion batteries have contributed to the commercial success of portable electronics and may soon dominate the elec-tric transportation market provided that major scientific advances including new materials and concepts are devel-oped. Classical positive electrodes for Li-ion technology operate mainly through an insertion-deinsertion redox proc-


ess involving cationic species. However, this mechanism is insufficient to account for the high capacities exhibited by the new generation of Li-rich (Li1+xNiyCozMn(1-x-y-z)O2) layered oxides that present unusual Li reactivity. In an attempt to overcome both the inherent composition and the structural complexity of this class of oxides, we have designed structurally related Li2Ru1-ySnyO3 materials that have a single redox cation and exhibit sustainable reversible capaci-ties as high as 230 mA h g-1. Moreover, they present good cycling behaviour with no signs of voltage decay and a small irreversible capacity. We also unambiguously show, on the basis of an arsenal of characterization techniques, that the reactivity of these high-capacity materials towards Li entails cumulative cationic (Mn+ → M(exp (n+1)+)) and anionic (O2- →O2

2-) reversible redox processes, owing to the d-sp hybridization associated with a reductive coupling mechanism. Because Li2MO3 is a large family of compounds, this study opens the door to the exploration of a vast number of high-capacity materials. ____________________________________________________________ - 105 - Natriumvanadiumphosphat, Kathode, Lithiumionenbatterie

A Na3V2(PO4)3 cathode material for use in hybrid lithium ion batteries Song, Weixin; Ji, Xiaobo; Pan, Chengchi; Zhu, Yirong; Chen, Qiyuan; Banks, Craig E. In: PCCP. Physical Chemistry Chemical Physics - An International Journal 15 (2013) 34, S.14357-14363 (7 Seiten, 8 Bilder, 30 Quellen) http://dx.doi.org/10.1039/c3cp52308j

A NASICON-structure Na3V2(PO4)3 cathode material prepared by carbothermal reduction method is employed in a hybrid-ion battery with Li-involved electrolyte and anode. The ion-transportation mechanism is firstly investigated in this complicated system for an open three-dimensional framework Na3V2(PO4)3. Ion-exchange is greatly influenced by the standing time, for example, the 1 hour battery presents a specific capacity of 128 mA h g?1 while the 24 hour battery exhibits a value of 148 mA h g?1 with improved rate and cycling performances over existing literature reported Li-ion batteries. In the hybrid-ion system, an ion-exchange process likely takes place between the two Na(2) sites in the rhombohedral structure. NaLi2V2(PO4)3 could be produced by ion-transportation since the Na+ in the Na(1) site is stationary and the three Na(2) sites could be used to accommodate the incoming alkali ions; LixNayV2(PO4)3 would come out when the vacant site in Na(2) was occupied depending on the applied voltage range. The reported meth-odology and power characteristics are greater than those previously reported. ____________________________________________________________ - 106 - SiOx/Si/C-Anodenwerkstoff, Synthese, Struktur

Facile approach to SiOx/Si/C composite anode material from bulk SiO for lithium ion batteries Feng, Xuejiao; Yang, Jun; Lu, Qingwen; Wang, Jiulin; Nuli, Yanna In: PCCP. Physical Chemistry Chemical Physics - An International Journal 15 (2013) 34, S.14420-14426 (7 Seiten, 11 Bilder, 20 Quellen) http://dx.doi.org/10.1039/c3cp51799c

The m-SiOx/Si composite for lithium ion battery anode was prepared via a partial reduction reaction between ball-milled silicon monoxide and magnesium by high-energy mechanical milling. The m-SiOx/Si is composed of Si-suboxide and embedded Si nano-crystallites. The particles were further covered by a uniform carbon layer on the surface via a chemical vapor deposition process. The m-SiOx/Si/C composite shows a stable reversible capacity of ca. 1250 mA h g?1 and excellent cycling stability with 90.9% capacity retention on the 100th cycle versus the 6th one (compared at the same current rate). In contrast, SiO pre-milled for 25 h presents a reversible capacity of only ca. 900 mA h g?1 under the same carbon coating condition. ____________________________________________________________ - 107 - Brennstoffzelle, Cerdioxid, Partikelgröße

The chemical behavior and degradation mitigation effect of cerium oxide nanoparticles in perfluorosulfonic acid polymer electrolyte membranes Pearman, Benjamin P.; Mohajeri, Nahid; Slattery, Darlene K.; Hampton, Michael D.; Seal, Sudipta; Cullen, David A. In: Polymer Degradation and Stability 98 (2013) 9, S.1766-1772 (7 Seiten, 33 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2013.05.025

Perfluorosulfonic acid membranes are susceptible to degradation during hydrogen fuel cell operation due to radical attack on the polymer chains. Mitigation of this attack by cerium-based radical scavengers is an approach that has shown promise. In this work, two formulations of crystalline cerium oxide nanoparticles, with an order of magnitude difference in particle size, are incorporated into said membranes and subjected to proton conductivity measurements and ex-situ durability tests. We found that ceria is reduced to Ce(III) ions in the acidic environment of a heated, hu-midified membrane which negatively impacts proton conductivity. In liquid and gas Fenton testing, fluoride emission is reduced by an order of magnitude, drastically increasing membrane longevity. Sideproduct analysis demonstrated that in the liquid Fenton test, the main point of attack is weak polymer end groups, while in the gas Fenton test, there is additional side-chain attack. Both mechanisms are mitigated by the addition of the ceria nanoparticles, whereby the extent of the concentration-dependent durability improvement is found to be independent of particle size.


- 108 - Kompositmembran, sulfoniertes Polyetheretherketon

Non-fluorinated hybrid composite membranes based on polyethylene glycol functionalized polyhedral oli-gomeric silsesquioxane [PPOSS] and sulfonated poly(ether ether ketone) [SPEEK] for fuel cell applications Gupta, Deeksha; Choudhary, Veena In: Reactive and Functional Polymers 73 (2013) 9, S.1268-1280 (13 Seiten, 43 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2013.06.002

Novel hybrid composite membranes were prepared by blending poly(ethylene glycol) functionalized polyhedral oli-gomeric silsesquioxane [PPOSS] as nanofiller in varying concentration ranging from 1 to 5% (w/w) into sulfonated poly(ether ether ketone) [SPEEK] with degree of sulfonation ~55% for proton exchange membrane fuel cells [PEMFCs]. The effect of incorporation of PPOSS into SPEEK matrix was investigated in terms of thermomechanical and morphological properties, water uptake and proton conductivity of SPEEK. All the composite membranes were thermally and mechanically stable up to 250 °C. Transmission electron microscopy (TEM) revealed that the smallest particle size (~100 nm) of PPOSS was found for SPEEK membranes containing 2% (w/w) PPOSS where as ag-glomeration (~300 nm) was observed at higher loadings of PPOSS. The proton conductivity was found to be de-pendent on the morphology and was independent of the amount of water present in the membranes. At 100 °C and 100% RH, the highest proton conductivity (47 mS/cm compared 34 mS/cm for neat SPEEK i.e. an increase of ~51%) was recorded at 2% (w/w) PPOSS contents followed by a decrease on further addition of PPOSS. The water uptake of composite membranes increased with concentration of PPOSS while maintaining their hydrolytic stability at 100 °C for more than 24 h. ____________________________________________________________ - 109 - MoS2, chemisches Aufdampfen, Lithium-Ionen-Akkumulator

Preparation of MoS2-Coated Three-Dimensional Graphene Networks for High-Performance Anode Material in Lithium-Ion Batteries Cao, Xiehong; Shi, Yumeng; Shi, Wenhui; Rui, Xianhong; Yan, Qingyu; Kong, Jing; Zhang, Hua In: Small 9 (2013) 20, S.3433-3438 (6 Seiten, 7 Bilder, 24 Quellen) http://dx.doi.org/10.1002/smll.201202697

A novel composite, MoS2-coated three-dimensional graphene network (3DGN), referred to as MoS2/3DGN, is syn-thesized by a facile CVD method. The 3DGN, composed of interconnected graphene sheets, not only serves as tem-plate for the deposition of MoS2, but also provides good electrical contact between the current collector and deposited MoS2. As a proof of concept, the MoS2/3DGN composite, used as an anode material for lithium-ion batteries, shows excellent electrochemical performance, which exhibits reversible capacities of 877 and 665 mAh g-1 during the 50th cycle at current densities of 100 and 500 mA g-1, respectively, indicating its good cycling performance. Furthermore, the MoS2/3DGN composite also shows excellent high-current-density performance, e.g., depicts a 10th-cycle capacity of 466 mAh g-1 at a high current density of 4 A g-1. ____________________________________________________________ - 110 - Lithiumverbundwerkstoff, Li-Ionen-Batterie

Synthesis and performance of LiVPO4F/C-based cathode material for lithium ion battery Wang, Jie-xi; Wang, Zhi-xing; Shen, Li; Li, Xin-hai; Guo, Hua-Jun; Tang, Wei-jia; Zhu, Zhen-guo In: Transactions of the Nonferrous Metals Society of China 23 (2013) 6, S.1718-1722 (5 Seiten, 5 Bilder, 0 Tabellen, 22 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/S1003-6326(13)62653-9

LiVPO4F/C-based material was prepared by heating a precursor, which was obtained through ball milling with slurry of H2C2O4.2H2O, NH4H2PO4, NH4VO3 and LiF. In this process, H2C2O4.2H2O was used as a reducing agent as well as carbon source. The properties of the precursor and the prepared sample were characterized by TG-DTA (thermo-gravimetry - differential thermoanalysis), XRD (X-ray diffraction), SEM (scaning electron microscopy), TEM (transmis-sion electron microscopy) and C-S analysis. XRD analysis shows that the precursor is amorphous and the prepared LiVPO4F sample coexists with Li3V2(PO4)3, as well as a small amount of V2O3. Homogeneous powders with an aver-age particle size of 2 micro m are observed by TEM. HRTEM (high resolution TEM) image shows that the crystal par-ticles are coated by amorphous carbon uniformly, with a coating layer of about 2 nm. The synthesized material shows the specific discharge capacities of 151.3 mA h/g and 102.5 mA h/g at 0.1C and 10C, respectively, in the voltage range of 3.0 V to 4.4 V, and it keeps 90.4 % of initial discharge capacity at 10C after 50 cycles. V3+/V4+ redox peaks corresponding to both LiVPO4F and Li3V2(PO4)3 are seen clearly in the CV curve. ____________________________________________________________


- 111 - Kupferschaum, poröse Magnesiumelektrode

Electrochemical discharging performance of 3D porous magnesium electrode in organic electrolyte Cheng, Gang; Xu, Qiang; Zhao, Xi; Ding, Fei; Zhang, Jing; Liu, Xing-jiang; Cao, Dian-Xue In: Transactions of the Nonferrous Metals Society of China 23 (2013) 5, S.1367-1374 (8 Seiten, 9 Bilder, 2 Tabellen, 24 Quellen) http://dx.doi.org/10.1016/S1003-6326(13)62605-9

A novel type of porous magnesium electrode with a stable 3D (three-dimensional) copper foam as current collectors for the organic magnesium-air battery was prepared by both amperostatic and pulsed electrodeposition of magne-sium on copper foam substrates in an electrolyte of 1 mol/L EtMgBr/THF solution, respectively. Optimal parameters of the pulsed electrodeposition were obtained using a bending cathode at the right angle. The surface morphology of the porous electrode was investigated by SEM (scanning electron microscopy), and the discharging performance of the porous magnesium electrode was detected by the chronoamperometric measurement. The electrochemical sta-bility of 3D copper foam current collectors was examined by cyclic voltammetry, SEM and ICP-OES (inductively cou-pled plasma - optical emission spectrometry)analyses. The results show that the rate capability of the porous magne-sium electrode with a stable 3D copper foam as a current collector is better than that of the planar magnesium elec-trode, and the rate capability of the porous magnesium electrode prepared by the pulsed electrodeposition is superior to that of the porous magnesium electrode prepared by the amperostatic electrodeposition. The 3D structure of cop-per foam current collectors of the porous magnesium electrode could keep stable during the discharging process. ____________________________________________________________ - 112 - Elektroauto-Fertigung, BMWi3

Produktion des BMW i3 setzt neue Maßstäbe Schulze, M. In: VDI-Nachrichten 67 (2013) 40, S.7 (1 Seite, 1 Bild) http://www.vdi-nachrichten.com/Technik-Wirtschaft/Produktion-BMW-i3-setzt-neue-Massstaebe

Bei der bereits angelaufenen Produktion des Elektroautos BMWi3 greift man auf veränderte Produktionsabläufe mit kurzen Fertigungszeiten zurück. Der in Leichtbauweise gefertigte i3 weist eine Karosserie aus Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoff auf, für die Außenhaut werden Kunststoffteile eingesetzt, und das Fahrgestell besteht aus einem geschweißten Aluminiumrahmen. Die Klebstreifen einer i3-Karosserie messen 160 m. Der Kleber baut nach 90 s bereits eine Haftung auf und ist nach 980 min ausgehärtet. Die Durchlässe in den Gewebematten werden mit Was-serstrahlschneidern eingefügt. Weitere Angaben betreffen die Fertigungstiefe (15 %), den Einsatz von Lithium-Batterien und die Zulieferungen. ____________________________________________________________ - 113 - Tubular Blank, Hohlteil, Rohrstauchverfahren

LightWeightPro - Leichtbauteile großer Länge aus Rohrhalbzeug umformen. Entwicklung umformtechnischer Prozessketten und Gestaltungsrichtlinien Rauschnabel, Eberhard; Adams, Bernhard In: wt Werkstattstechnik online 103 (2013) 10, S.796-801 (6 Seiten, 13 Bilder, 8 Quellen) http://www.technikwissen.de/wt/

Im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprojekts "LightWeight-Pro" wurde erfolgreich ein neues Verfahren zur Herstellung von hohlen Langteilen komplexer Geometrie auf Pressen mittels Rohrstauchverfahren erforscht. In ko-operativer Zusammenarbeit haben die Partner IFUTEC und Hochschule Osnabrück bauteilspezifische Gestaltungs-richtlinien und Simulationswerkzeuge sowie Prozessketten und Werkzeuge zur Anwendung des Verfahrens in der industriellen Praxis entwickelt. Für das neu entwickelte Verfahren wurde inzwischen ein Patent erteilt. Es ist durch eine sehr breite geometrische Anwendungsmöglichkeit geprägt, wobei auch beidseitig am Rohr applizierbare Anfor-mungen erfolgreich hergestellt werden können. Das Verfahren nutzt schnell laufende Pressen sowie Elemente aus dem Masseanhäufungsverfahren Stauchen zum Herstellen partieller Verdickungen (beispielsweise Flansche) in Kombination mit mechanisch wirkenden Werkzeugelementen zur Vermeidung der Rohrbeulung/Knickung. Die im Projekt durchgeführten erfolgreichen Prototypenversuche anhand ausgewählter verschiedener Bauteilgeometrien und unterschiedlicher Materialien sowie Prozessfolgen bestätigen eine breite Anwendung und Übertragbarkeit für die Herstellung komplexer und langer Hohlteile. Gleichzeitig konnten die Grenzen des Verfahrens analysiert, erweitert und erste Projekte erfolgreich in die Serie überführt werden. ____________________________________________________________ - 114 - Faserverbundwerkstoff, Schichtablösung, Überwachung

Zustandsüberwachung an Faserverbundwerkstoffen mit geführten Wellen Schubert, Lars In: ZfP-Zeitung (2012) 136, S.52-58 (7 Seiten, 10 Bilder, 2 Tabellen, 12 Quellen)

Der Einsatz faserverstärkter Kunststoffe im Leichtbau steigt, da ihre Verwendung geringes Gewicht bei gleichzeitig hohen Festigkeitseigenschaften der Struktur gewährleistet. Anwendungen dieser Werkstoffe sind im gesamten


Leichtbau zu finden. Bauteile von Luft- und Schienenfahrzeugen bestehen bereits heute aus faserverstärkten Kunst-stoffen. Auch beim Bau der Rotorblätter von Windkraftanlagen und im Automobilbereich finden Faserverbundwerk-stoffe breite Anwendung. Dem Vorteil des geringeren Gewichtes dieses Werkstoffes steht jedoch der Nachteil der Anfälligkeit der Komposite gegen Stoßbelastung (Impakt) gegenüber. Als Prüfverfahren für faserverstärkte Kompo-sitwerkstoffe, insbesondere für kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK), hat sich Impuls-Echo-Ultraschall (IE-Ultraschall) etabliert. Für diese Methode sind mobile Prüfgeräte erforderlich, die im Luftfahrtbereich während stan-dardmäßiger und flugstundenabhängiger Routinekontrollen in sogenannten BCD-Checks eingesetzt werden. Die Methoden der Zustandsüberwachung verfolgen dabei eine andere Philosophie. Mit permanent installierten Sensoren und/oder Prüfgeräten soll der Zustand der Struktur erfasst werden. Die Nutzung geführter Wellen ist ein vielverspre-chender Ansatz zum Monitoring des Strukturzustandes plattenähnlicher Strukturen, da diese Wellen über größere Distanzen mit wenigen verteilten Ultraschallwandlern angeregt/empfangen werden können. Dabei können über die gesamte Plattenstruktur verteilte Fehlstellen nachgewiesen werden, da diese Wellen in Längsrichtung der Struktur propagieren und Teilchenauslenkungen der verwendeten Wellenmoden über dem gesamten Plattenquerschnitt zu beobachten sind. Nach Anregung eines Impulses treffen mehrere Wellenmoden am Empfänger ein. Die Anzahl der angeregten Moden ist abhängig von gewählter Frequenz und der Art der Anregung selbst. Die Interpretation der Sig-nale setzt zum Teil noch erhebliches Expertenwissen voraus. Für eine optimale Fehlerwechselwirkung einer geführ-ten Welle mit einem delaminationsartigen Schaden sollte der Verfahrensanwender einen Wellenmode wählen, der über möglichst hohe elastische Spannungskomponenten sigma 13, sigma 23 und sigma 33 verfügt. Außerdem sollte er eine Frequenz wählen, bei der eine möglichst kleine Wellenlänge mit ausreichender Signalamplitude nutzbar wird. Eine hohe Sendespannung führt i. d. R. zu höheren Auslenkungen und dies resultiert ebenfalls in höheren elasti-schen Spannungen. Ist die Lage des Schadens bekannt oder sollen spezifische Strukturbereiche mittels Monitoring überwacht werden, kann durch ein geeignetes Sensorlayout die Höhe der angeregten Spannungen im Laminat opti-miert werden. Bei der permanenten Strukturüberwachung müssen Umwelteinflüsse auf das Empfangssignal beachtet und kompensiert werden. Es wurden die bestehenden Temperaturkompensationsverfahren OBS und BSS erläutert. Bei diesen Verfahren muss jedoch die Signaländerung infolge Schädigung klein gegenüber der Signaländerung in-folge Temperatureinfluss sein. Zur Umgehung dieser Einschränkung wurden zwei eigene Verfahren TDect und FDect entwickelt. TDect wird im Zeitbereich durchgeführt und kompensiert den Temperatureinfluss auf die Gruppenge-schwindigkeit. FDect kompensiert den Einfluss der Temperatur auf jede am Signalaufbau beteiligte Frequenz und damit die Phasengeschwindigkeit (über Korrektur der Phasenlage) und Amplitude jeder Frequenz. Die neu entwickel-ten Kompensationsverfahren wurden in einem Test mit dem OBS Verfahren verglichen. Alle verglichenen Verfahren zeigten gute Übereinstimmungen in experimentellen Ergebnissen und sind zur Temperaturkompensation geeignet. Die Vorteile von TDect und FDect bestehen darin, dass sie nicht in der Schadensgröße eingeschränkt sind und die Kompensation von weiteren Umwelteinflussgrößen erlauben. ____________________________________________________________ - 115 - Karosserie, Leichtbau, Kleinserie, Machbarkeit

Leichtbau-Karosseriebaukasten mit hochfunktionaler Absicherung am Beispiel des Micro-Cars "ec2go" Röth, Thilo; Nagle, A. In: Konstruktiver und werkstofflicher Leichtbau im Dialog, 4. ATZ-Fachtagung Werkstoffe im Automobilbau, Stuttgart, DE, 16.-17. Apr, 2013 (2013) S.1-15 (15 Seiten, 12 Bilder, 0 Tabellen, 0 Quellen)

Wegen der aktuellen Trends zur Fahrzeugderivatisierung sowie zu Nischenprodukten wie z. B. e-Fahrzeugen ge-winnt die kleine und mittlere Serienproduktion zunehmend an Bedeutung. Auf einer Seite begegnet die Karosserie steigenden Anforderungen an die Leichtbauleistung. Auf der anderen Seite kann kein Kompromiss mit der Leistungs-fähigkeit und Sicherheit der Karosserie gemacht werden. Mit Blick auf diese Herausforderungen müssen die zukünf-tigen Fahrzeugkarosserien intelligent in der Werkstoffauswahl mit der entsprechenden Bauweise und den hierfür er-forderlichen Fertigungsverfahren sein. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Konzept am Beispiel eines Micro-Cars "ec2go" dargestellt, um die Karosserie gleichzeitig leicht und leistungsfähig zu konstruieren. Die Anforderungen an minimalen Raumbedarf in einer urbanen Infrastruktur, hohe Sicherheitsanforderungen für ein sogenanntes "Jeder-mann-Fahrzeug" sowie die Umsetzung in einer Fahrzeugkleinserie forderten hier die intensive Auseinandersetzung zur technischen Machbarkeit eines urbanen EV mit nur 2,48 m Länge. Dieses Ziel ist mit Hilfe eines optimalen Mate-rial-Mix erreichbar. Die Karosserie des ec2go ("Flexbody") besteht aus Profilstrukturen und konzeptgleichen Knoten und setzt sich aus einem neuartigen "Karosseriebaukasten" zusammen. Es kommt eine funktionsgetriebene Kombi-nation unterschiedlicher Materialien (verschiedene Stahl-und Aluminium-Werkstoffe, CFK/GFK, Strukturschäume etc.) zum Einsatz. Die Auswahl der Materialien wird so festgelegt, dass die Karosserie in verschiedenen Crash-und Steifigkeitsszenarien optimal alle Anforderungen erfüllt und trotzdem wirtschaftlicher Leichtbau umgesetzt wird. Die Karosserie des ec2go ist nicht nur ein Beispiel einer Mischbauweise, sondern auch ein Beispiel zur Integration der Wissensbasis in der Karosseriekonstruktion anhand eines neu entwickelten methodischen Ansatzes - "ICB - Intelli-gent Car Body". In der Konzept-Design-Phase einer Karosserie ist manchmal nicht genug Wissen für den Konstruk-teur verfügbar. Das ist genau der Schwerpunkt dieses methodischen Ansatzes. Das Ziel hier ist es, den Konstrukteur durch den Auslegungsprozess zu führen und ihm die wichtige Information über die Leistungsziele der Karosserie zur Verfügung zu stellen. Um die erforderliche Wissensbasis zu bilden, werden zahlreiche Versuche und numerische Berechnungen durchgeführt. ____________________________________________________________


- 116 - pultrudierte Faserverbundprofile, Leichtbauteile, Fahrzeug

Curved pultruded composite profiles for lightweight components Küppers, S.; Milwich, M.; Aibibu, D. In: MFC Dornbirn 2013, 52. Chemiefasertagung Dornbirn, MFC Dornbirn 2013, 52nd Man-Made Fibers Congress, Communicating the Future of Man-made Fibers, Österreichisches Chemiefaser-Institut, Dornbirn, AT, Sep 11-13, 2013 (2013) S.1-23 (nicht paginiert), D:\Lectures\2_NachhaltigeLösungen\1309_B_0900_Küppers.pdf (23 Seiten, Bilder, Tabellen) HS Niederrhein, Bibliothek

Folienpräsentation. Am ITV Denkendorf wurde in mehreren Projekten eine Flechtpultrusionstechnik aufgebaut, in der eine Flecht- bzw. eine Wickeltechnik in eine Pultrusionsanlage integriert ist. Somit können neben den üblichen unidi-rektionalen Rovings auch wendelförmig verlaufende Rovings abgelegt werden, die den Zusammenhalt der Gesamt-struktur verbessern und Torsionskräfte aufnehmen. Auf der ITV-Flechtpultrusionsanlage können sowohl duro- und thermoplastische Matrixsysteme verarbeitet und Profile beliebiger Länge hergestellt werden. Beispiele für duroplasti-sche Faserverbundprofile sind der technische Pflanzenhalm und Profile mit geschäumter PU-Matrix. Im Bereich der thermoplastischen Matrixsysteme wurde mit dem vom BMWi geförderten InnoNet-Projekt "Pulkrum" ein neuer Weg beschritten, um gekrümmte Profile mit thermoplastischer Matrix im Pultrusionsverfahren herzustellen. Kern des neu-en Verfahrens ist ein Pultrusionswerkzeug mit einer Einfräsung in Form des gekrümmten Profils. Diese gekrümmte Form bzw. deren Radius wiederholt sich in der Vorheizung und der Kühlung. Zusätzlich wurde ein Raupenabzug so umgebaut, dass damit die gekrümmten Profile mit hoher Abzugskraft abgezogen werden konnten. Mit der im Projekt entwickelten Technik konnten zum einen gebogene Rohre im Flechtpultrusionsverfahren, zum anderen gekrümmte Profile mit T-förmigem Querschnitt hergestellt werden. Die thermoplastische Matrix erlaubt das Wiederaufheizen und Nachformen des Querschnitts und auch des Biegeradius. Die gebogenen Profile können in unterschiedlichsten Be-reichen eingesetzt werden, unter anderem auch als Einleger für die Verstärkung von Spritzgussbauteilen. ____________________________________________________________ - 117 - recycelte Carbonfaser, Komposit, Fahrzeugbau

Nonwovens made of recycled carbon fibres as basic material for composites Hofmann, Marcel; Gulich, Bernd In: MFC Dornbirn 2013, 52. Chemiefasertagung Dornbirn, MFC Dornbirn 2013, 52nd Man-Made Fibers Congress, Communicating the Future of Man-made Fibers, Österreichisches Chemiefaser-Institut, Dornbirn, AT, Sep 11-13, 2013 (2013) S.1-26, D:\Lectures\4_UnkonventionelleFaserap\1309_B_1015_Hofmann.pdf (26 Seiten, Bilder, Tabel-len) HS Niederrhein, Bibliothek

Folienpräsentation. Carbonfaserabfälle stellen eine vergleichsweise junge und damit weitgehend unerforschte Abfall-gruppe dar. Perspektivisch wird der Einsatz von CFK-Strukturen im Fahrzeugbau, insbesondere in der Sparte Elekt-romobilität, aufgrund des enormen Leichtbaupotenzials im Vergleich zu herkömmlichen Materialien wie Stahl und Aluminium weiter stark zunehmen. Mit dem verstärkten Einsatz von carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) in unterschiedlichen Industriezweigen wird zukünftig auch die Menge der anfallenden Carbonfaserabfälle stark anstei-gen. Diese fallen sowohl als Produktionsabfälle (z.B. Verschnittabfälle) als auch im Ergebnis der Aufbereitung zu-rückgenommener Bauteile (z.B. End-of-life-Abfälle) an. Hinsichtlich des Managements natürlicher Ressourcen ist es oberstes Gebot, die energieintensiv produzierten Carbonfasern einer effektiven Kreislaufwirtschaft durch stoffliches Recycling zuzuführen. Der Vortrag zeigt am Beispiel der Vliesstoffherstellung aus Carbonfasern eine Möglichkeit zur Realisierung von Flächengebilden, die es gestattet, möglichst große Faserlängen zu nutzen. Des Weiteren werden die am STFI zur Verfügung stehende Anlagentechniken zur Verarbeitung der mit einer hohen technischen Heraus-forderung behafteten Carbonfaser vorgestellt. ____________________________________________________________ - 118 - Designoberfläche, Fasereinsatz, Fahrzeugbau, Leichtbau

Design surfaces by unconventional use of fibre Cetin, Mesut; Gries, T. In: MFC Dornbirn 2013, 52. Chemiefasertagung Dornbirn, MFC Dornbirn 2013, 52nd Man-Made Fibers Congress, Communicating the Future of Man-made Fibers, Österreichisches Chemiefaser-Institut, Dornbirn, AT, Sep 11-13, 2013 (2013) S.1-24 (nicht paginiert), D:\Lectures\4_UnkonventionelleFaserapp\1309_B_1100_M_Cetin.pdf (24 Sei-ten, Bilder, Tabellen) HS Niederrhein, Bibliothek

Folienpräsentation. Neben dem Einsatz im Automobil-, Windkraft-, Maschinenbau-, Luft- und Raumfahrtsektor mit dem Ziel Gewicht einzusparen, ist aktuell auch der Trend kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe in Bereichen einzu-setzen, wo nicht das Leichtbaupotenzial ausgenutzt wird, zu beobachten. Anwendungen finden sich z.B. im Automo-bilinterieur qualitativ hochwertiger Fahrzeugklassen oder auch Karosseriebauteile. Zur Erreichung einer hochwertigen Optik sowie das Kennzeichnen des Carbons werden textile Gewebestrukturen eingesetzt. Alternativen zur Gewebe-struktur gibt es derzeit keine. Ziel ist es daher, durch den gezielten Einsatz unterschiedlicher Faserarten und textiler Strukturen eine neue Designoberfläche zu bekommen. Die Integration der Fasern gibt dem Material dabei auch ver-schiedene Funktionen. Das am ITA entwickelte neue Material bietet neben einer edlen Optik, die einer Holzmaserung


ähnelt, auch eine hochwertige Oberfläche. Durch die Funktionsintegration eröffnen sich neben Designanwendungen auch technische Anwendungen. ____________________________________________________________


Schlagwortregister A Fasereinsatz 0118 Lebensdauer 0045 Abgasemission 0003 Faserverbundwerkstoff 0114 Leerlauf 0003 Aluminiumdruckguss 0078 Fe2O3-Graphen-Komposit-Anode Leichtbau 0115, 0118 Aluminiumoxidbeschichtung 0097 0082 Leichtbaustrategien 0077 Anodenmaterial 0073, 0098 Ferrocen 0072 Leichtbauteile 0116 Anodenwerkstoff 0066, 0076, Fertigungsmesstechnik 0046 Leichtmetallguss 0080 0083, 0089 FeS2-Mikrokugel-Anode 0103 Leistungsverzweigung 0012 Antrieb 0016 Festelektrolytzwischenphase 0074, leitfähiges Polymer 0087 Anwendung im Fahrzeugbau 0080, Festoxidbrennstoffzelle 0055, Li-Ionen-Akku 0064, 0100 autarke Hybridfahrzeuge 0009 0095 Li-Ionen-Batterie 0110 automatisches Getriebe 0017 Finite-Elemente-Methode 0019 Li-Ionenbatterie 0069 Automobilbau 0078 flüssige Luft 0047 LiMn1.5Ni0.5O4-Mikrokugel-Kathode fortgeschrittene Lithiumionenbatterie 0062 B 0028 Lithium-Eisenphosphat 0086, 0088, Batterie 0045 0093 Batteriemanagement 0034 G Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator Batteriesystem 0041 gemeinsame Dienstwagennutzung 0038 Belastungsuntersuchung 0045 0004 Lithium-Ionen-Akku 0066 Betriebsbedingung 0016 General Motors 0016 Lithium-Ionen-Akkumulator 0030, Blockcopolymer 0024 Getriebeelektronik 0017 0031, 0034, 0039, 0042, 0071, BMWi3 0112 gießereitechnischer Leichtbau 0072, 0085, 0088, 0093, 0094, Brandgefahr 0044 0079 0109 Brennstoffzelle 0022, 0024, 0032, Graphenoxid/CoFe2O-Co- Lithium-Ionen-Akkus 0044 0107 Nanokomposit 0084 Lithium-Ionen-Batterie 0023 Gussteil 0077 Lithium-Luft-Batterie 0065 C Lithium-Schwefel-Batterie 0067, Carboxymethylcellulose 0042 H 0070, 0101 Ce-Liner 0005 Hawaii 0011 Lithiumbatterie 0091 Cerdioxid 0107 Hochfrequenzzerstäubung 0091 Lithiumionen-Akku 0060, 0062, chemisches Aufdampfen 0109 Hohlteil 0113 0084 CNT/TiO2-Nanofaserkomposit 0071, Hybridantrieb 0018 Lithiumionen-Akkumulator 0061, Cu2Sb-Dünnschichtelektrode 0063, Hybridelektrokraftfahrzeug 0013, 0103 0040, 0041, 0053 Lithiumionenbatterie 0020, 0025, D hybrides Elektroserienfahrzeug 0026, 0029, 0033, 0037, 0043, Designoberfläche 0118 0021 0075, 0076, 0081, 0083, 0089, Dichtefunktionaltheorie 0098 Hybridfahrzeug 0008, 0012, 0020, 0096, 0097, 0102, 0104, 0105 Dieselfahrzeug 0003 hydrothermische Herstellung 0082, Lithiumionenbatterien 0027 Dünnschichtelektrode 0096 Lithiumsilicidbildung 0025 I Lithiumspeicher 0073 E Inselverkehr 0011 Lithiumverbundwerkstoff 0110 Eigenschaftsanalyse 0100 intelligente Ladesäule 0050 Lösungsmittelextraktion 0090 elektrische Antriebstechnik 0018 ISO/IEC 15118 0052 Elektroauto 0007, 0022, 0024, M 0045 K Machbarkeit 0115 Elektroauto-Fertigung 0112 Kapazität 0103 Manganauflösung 0069 elektrochemische Leistung 0094 Karosserie 0115 mechanische Beanspruchung elektrochemische Oxidation 0065 Kathode 0042, 0105 0043 elektrochemisches Verhalten 0068, Kathodenmaterial 0102 mechanisches Verhalten 0038 Elektrodenmaterialien 0029 Kathodenwerkstoff 0086 mesoporöse Fe2O3-Nanopartikel Elektrodenwerkstoffe 0028 Kern-Mantel-Komposit 0070 0061 Elektrofahrzeug 0001, 0002, 0011, Kleinserie 0115 mesoporöses Cobaltoxalat 0085 0014, 0015, 0016, 0017, 0018, Kohlenstoffnanoröhrchen 0031 mesoporöses Material 0075 0032, 0041, 0048, 0051, 0052, Komplettumstellung 0011 Messmethode 0046 0058 Komposit 0117 Metallphthalocyanin 0099 Elektrofahrzeugbatterie 0036 Kompositmembran 0108 Microgrid 0055 Elektroflugzeug 0005 Konzeptentwicklung 0001 Mikrobatterie 0091 Elektrokatalysator 0099 Kraftfahrzeug 0077 Mikrogefüge 0092 elektrolytische Lösung 0064 Kraftfahrzeugantrieb 0010 Mikrokugel 0086 Elektromobilität 0004, 0049, 0050 Kraftstoffeinsparung 0021 Mikrostäbchenkathode 0100 Energiemanagement 0032, 0055 Kraftstoffverbrauch 0003 mobile Anwendung 0095 Energiemarkt 0058 Kryptographie 0007 modellprädiktive Regelung 0056 Entwicklung 0024 Kundenbedürfnis 0001 Modelluntersuchung 0033 Entwicklungsstand 0079 Kupferschaum 0111 MoS2 0109 Entwicklungstrend 0010 evolutionärer Algorithmus 0039 L N extern-nachladbare Ladeinfrastruktur 0048, 0052 Nanokomposit-Elektroden 0081 Hybridfahrzeuge 0009 Ladestation 0051 Natriumionen-Akkumulator 0063 Ladetester 0051 Natriumvanadiumphosphat 0105 F Ladevorgang 0049 Neuentwicklung 0047 Fahrzeug 0116 Ladungsübertragung 0037 Nickel-Cadmium-Batterie 0090 Fahrzeugbau 0117, 0118 Lagerung 0044 Nickeloxid 0073 Fahrzeuglenkung 0015 Lastmanagement 0053



O U optimaler Leistungsfluss 0054 Unternehmen 0004 Oxid 0059 Oxidkeramiik 0104 V Vehicle-to-Grid 0058 P Verbundstoffkathode 0064 Partikelgröße 0107 Verbundwerkstoff 0087 Polyanilin 0087 Verteilungssystem 0057 Polypyrrol 0073 Polypyrrol/CNT 0076 W Polypyrrolderivat 0072 Wechselstrommotor 0014 poröse Magnesiumelektrode 0111 wiederaufladbare Batterie 0047 Porosität 0092 Portalachse 0019 Z protische Ionenflüssigkeit 0026 Zündsystem 0013 Protonenaustauschmembranbrenns zylindrische Zelle 0033 toffzelle 0035 pultrudierte Faserverbundprofile 0116 R Range-Extender 0022 recycelte Carbonfaser 0117 Referenzelektrode 0027 Reichweite 0002 Ressourceneffizienz 0078 Rohrstauchverfahren 0113 Röntgenstrahl 0096 S Sauerstoff 0059 Schichtablösung 0114 Schichtelektrode 0104 Schwefel-Aluminiumoxid 0101 Sekundärbatterie 0040 Servolenkung 0015 Sicherheitsarchitektur 0007 Siliciumanode 0025 SiOx/Si/C-Anodenwerkstoff 0106 Smart Grid 0054, 0056, 0057 SnSb-Elektrodenwerkstoff 0068 SOFC-Brennstoffzelle 0092 Softwarestandardisierung 0049 Sol-Gel-Synthese 0089 Solarauto 0006 Solarrallye 0006 Spannungsregelung 0057 SrTiO3 0098 Stadtbus 0008 Stromnetz 0058 Stromverteilungsnetz 0054 Struktur 0106 Studie 0044 sulfoniertes Polyetheretherketon 0108 Sultonderivat 0074 Synthese 0106 Szenario-Analyse 0010 T Temperaturgleichmäßigkeit 0036 Testeinrichtung 0051 thermische Isolation 0002 thermoelektrische Wärmepumpe 0023 TiO2-Nanohohlfaser 0066 TiS4-Anodenmaterial 0067 Torsionsschwingung 0012 Tubular Blank 0113 Überwachung 0114

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ELEKTROMOBILITÄT - OPUS 4Elektromobilität und Umwelt - 001 - Elektrofahrzeug, Kundenbedürfnis,...

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