Mikrostrukturelle Charakterisierung, Modellentwicklung und Simulation poröser Elektroden für Lithiumionenzellen

Die Elektrodenmikrostrukturen einer Hochenergie- und einer Hochleistungs-Lithiumionenzelle wurden mit tomographischen Verfahren in 3D erfasst und auf Basis aussagekräftiger Strukturparameter quantitativ miteinander verglichen. Zur Simulation ihres elektrochemischen Verhaltens wurde ein FEM-Modell entwickelt, das erstmals eine reale Partikelgrößenverteilung beinhaltet. Dies erlaubt die Identifikation der begrenzenden Mechanismen während der (Ent-)Ladeprozesse in den Elektroden beider Zelltypen.

Electrode microstructures of a high energy and a high power lithium-ion cell were analyzed in 3D using tomographic methods. Calculation of structural parameters enabled a quantitative comparison of the electrodes. To simulate their electrochemical behavior a finite element model was developed which, for the first time, includes a real particle size distribution. This allowed for an identification of the limiting mechanisms during charging and discharging in the electrodes of both cells.