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Einfluss der Partikelmorphologie und Pastenzusammensetzung auf das Fließ-verhalten und die Komponentenverteilung der Elektrode

Einfluss der Partikelmorphologie und Pastenzusammensetzung auf das Fließ-verhalten und die Komponentenverteilung der Elektrode
Typ:Bachelorarbeit
Datum:nach Vereinbarung
Betreuer:

M.Sc. Ronald Gordon

Einfluss der Partikelmorphologie und Pastenzusammensetzung auf das Fließverhalten und die Komponentenverteilung der Elektrode

Lithium-Ionen Batterien zeigen großes Potential für stationären Energiespeicher und elektrische Fahrzeuge. Die Performance der Batterie hängt hauptsächlich von der Zellfertigung ab. Die Energie- und Leistungsdichte, die Kapazität und die Zyklenstabilität können durch Optimierung der Elektroden verbessert werden.

Die Elektroden bestehen aus Aktivmaterialien und Stromableitern. Zunächst werden die Aktivmaterialien als Pasten auf die metallischen Stromableiterfolien beschichtet. Diese Pasten enthalten neben den Aktivmaterialpartikeln Ruß zur Verbesserung der Leitfähigkeit und polymere Bindemittel, um die Haftung auf der Stromableiterfolie und die Kohäsion der getrockneten Elektrodenschicht zu gewährleisten. Diese Bindemittel dienen auch als Dispergierhilfsmittel für den Ruß und zur Einstellung des Fließverhaltens. Um die Fließeigenschaften dieser Pasten gezielt einstellen zu können, muss der Einfluss der einzelnen Komponenten auf die Rheologie untersucht werden.

 

       

REM-Aufnahmen: der LiFePO4 Partikel (links) und getrockneten Elektrode (rechts)

 

Im Rahmen dieser Arbeit soll systematisch der Einfluss der Aktivmaterialmorphologie und der Pastenzusammensetzung auf das Fließverhalten der Elektrodenpaste untersucht werden.

Als Aktivmaterial werden zwei LiFePO4 Partikelsorten verwendet, die aufgrund der Herstellungsmethode unterschiedliche Partikelform aufweisen. Zunächst soll die Partikelform mit Hilfe von Rasterelektronenmikroskop (REM) und Bildanalyse bestimmt werden. Elektrodenpasten mit den unterschiedlichen Partikelformen sollen bei konstanten Mischbedingungen angesetzt werden und rheologisch charakterisiert werden, um den Einfluss der Partikelform auf die rheologischen Eigenschaften zu untersuchen.

Desweiteren soll eine rheologische Charakterisierung von unterschiedlich zusammengesetzten Pasten erfolgen. Dabei soll die Ruß- und Binderkonzentration variiert werden.

 

Die Beschichtung der Ni- Ableiter soll durch das Rakelverfahren durchgeführt werden. Weiterhin soll die Komponentenverteilung in der getrockneten Elektrode untersucht werden. Hierfür wird mittels Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) die Elementenzusammensetzung der Probe bestimmt.

 

Art der Arbeit: Bachelorarbeit

Beginn: nach Vereinbarung

Kontakt: M.Sc. Ronald Gordon

             Raum 218

             Tel.: +49 721 608 -43757

             ronald.gordon@kit.edu