C. Weisenberger, D. K. Harrison, T. Bernthaler, G. Schneider, and V. Knoblauch

Evaluierung materialanalytischer Methoden zur Bestimmung der Zusammensetzung von Blendkathoden in Lithium-Ionen-Batterien

Evaluation of Material Analysis Methods for the Determination of the Composition of Blended Cathodes in Lithium-Ion Batteries

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Neue Einsatzgebiete von Lithium-Ionen-Batterien, wie z. B. die Elektromobilität, führen zu stetig steigenden Ansprüchen bezüglich der Qualität und Sicherheit. Die heute in der Fertigung überwiegend eingesetzten in-line Methoden zur Qualitätsbewertung der Elektrodenfolien von Lithium-Ionen-Zellen erlauben kaum Aussagen über die qualitätsbestimmenden Merkmale der Mikrostruktur und sind hinsichtlich Genauigkeit und Ortsauflösung limitiert. Dies gilt insbesondere für Elektroden mit mehreren unterschiedlichen Aktivmaterialen (sogenannte Materialblends bzw. Blendkathoden), bei denen neben der Schichtdicke und Porosität die Verteilung der Aktivmaterialien innerhalb der Elektrode entscheidend für die Qualität der Elektrode ist.

Für die Ermittlung der Aktivmaterialverteilung stehen verschiedene Methoden zur Verfügung, welche sich z. B. hinsichtlich Genauigkeit, Aufwand und Ortsauflösung unterscheiden. In dieser Arbeit werden gängige analytische Methoden – Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und Energiedispersive Röntgenanalytik sowie Röntgenbeugung – zur Ermittlung von Phasenanteilen vorgestellt und mit Hilfe von Vergleichsproben evaluiert. Neben der Genauigkeit werden Kriterien, wie z. B. Aufwand für Probenpräparation und Messung oder Ortsauflösung, betrachtet.

Bibliographie
C. Weisenberger, D. K. Harrison, T. Bernthaler, G. Schneider, and V. Knoblauch (2020). Evaluation of Material Analysis Methods for the Determination of the Composition of Blended Cathodes in Lithium-Ion Batteries. Practical Metallography: Vol. 57, No. 3, pp. 176-198.
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ISSN 0032-678X