D. Schmidt, M. Kleinbach, M. Kamlah, V. Knoblauch

Untersuchungen zur Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehung NCM-basierter Elektroden für Lithium-Ionen-Batterien

Investigations on the Microstructure-Property Relationship of NCM-Based Electrodes for Lithium-Ion Batteries

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Die Mikrostruktur einer Multi-Material-Elektrode, hierbei insbesondere deren Porosität, bestimmt die Energie- und Leistungsdichte einer Lithium-Ionen-Zelle entscheidend mit. Zur Steigerung der theoretischen Energiedichte NCM-basierter Kathoden wurden moderate und hohe Verdichtungsraten mit mehreren Zwischenstufen bis zu einer Porosität von 18 % generiert. Mit Hilfe mikroskopischer und materialanalytischer Verfahren konnte die Mikrostrukturentwicklung beim Verdichten beschrieben und ein direkter Zusammenhang mit der elektrochemischen Performance der Elektroden dargestellt werden. Maßgebliche mikrostrukturelle Veränderungen ergeben sich bei Verdichtungsgraden < 25 % Porosität, verbunden mit einem signifikanten Performancerückgang bei Stromraten ≥ 2C. Dem gegenüber bieten Kompaktierungen der NCM-Kathoden von 20 – 22 % Porosität die höchsten Energiedichten bei moderaten Belastungen, sprich Stromraten ≤ 1C.

Bibliographie
D. Schmidt, M. Kleinbach, M. Kamlah, and V. Knoblauch (2018). Investigations on the Microstructure-Property Relationship of NCM-Based Electrodes for Lithium-Ion Batteries. Practical Metallography: Vol. 55, No. 11, pp. 741-761.
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ISSN 0032-678X