Aufgabenbeschreibung

Motivation

Die Schnellladefähigkeit moderner Lithium-Ionen-Batterien wird maßgeblich durch die Mikrostruktur der Elektroden bestimmt. Eine sehr poröse Elektrode ermöglicht einen guten Transport der Lithium-Ionen im Elektrolyten in die gesamte Elektrodenstruktur. Eine sehr dicht gepackte Elektrode mit geringer Porosität, wie beispielsweise bei Hochenergiezellen zu finden, erschwert den Transport der Lithium-Ionen und reduziert so die mögliche Ladegeschwindigkeit.

Da sich die Mikrostruktur der Elektrode in das elektrische Verhalten der Batterie niederschlägt, kann umgekehrt mit elektrischen Messungen auf die Mikrostruktur der Elektrode zurückgeschlossen werden. An diesem Punkt setzt die vorliegende Bachelorarbeit an und evaluiert entsprechende Verfahren zur Bestimmung der Mikrostruktur aus elektrischen Messungen.

Aufgabenstellung

Im Rahmen einer Literaturrecherche sollen geeignete Verfahren identifiziert und im Anschluss experimentell validiert werden. Die Validierung umfasst eine Bewertung der Verfahren hinsichtlich Plausibilität der Ergebnisse und statistischer Streuung. Das identifizierte beste Verfahren wird schließlich auf verschiedene Elektroden technisch relevanter Zellen angewendet und deren Mikrostrukturparameter bestimmt.
Die Arbeit gliedert sich damit in folgende Teilschritte:

• Literaturrecherche zur Bestimmung von Mikrostrukturparametern aus elektrischen Messungen
• Generierung von Elektrodenproben durch Öffnung von Lithium-Ionen Batterien
• Anwendung identifizierter Verfahren auf die geernteten Proben
• Auswertung und Bewertung der Messergebnisse hinsichtlich Plausibilität und statistischer Streuung
• Anwendung des Messverfahrens zur Charakterisierung von Elektroden technisch relevanter Zellen
• Erstellung der Abschlusspräsentation und Ausarbeitung