Home | english  | Impressum | Sitemap | KIT

Einfluss der Bindereigenschaften und –konzentration auf die mechanischen Eigenschaften von trockenen Anodenschichten für LiB

Einfluss der Bindereigenschaften und –konzentration auf die mechanischen Eigenschaften von trockenen Anodenschichten für LiB
Typ:Bachelorarbeit
Datum:nach Vereinbarung
Betreuer:

M.Sc. Ronald Gordon

Einfluss der Bindereigenschaften und –konzentration auf die mechanischen Eigenschaften von trockenen Anodenschichten für LiB

 

Lithium-Ionen Batterien (LiB) 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 mechanischen Eigenschaften dieser Elektroden gezielt einstellen zu können, muss der Einfluss der eingesetzten Polymere auf die Adhäsion und Kohäsion der Elektroden untersucht werden.

Im Rahmen dieser Arbeit soll systematisch der Einfluss der Bindereigenschaften und –konzentration auf die mechanischen Eigenschaften von trockenen Anodenschichten untersucht werden. Desweiteren soll der Einfluss der Messmethode zur Bestimmung der Kohäsion bewertet werden.

Zunächst sollen bei konstanten Mischbedingungen wässrige Anodenpasten hergestellt werden. Hierfür werden Graphit-, Rußpartikel und unterschiedliche Bindemittel eingesetzt. Als Bindemittel werden Variationen von Carboxymethylcellulose (CMC) verwendet, die sich in ihren Molekulargewicht und Substitutionsgrad unterscheiden. Außerdem werden zwei verschiedene Styrol-Butadien-Kautschuk-Copolymere (SBR) als weiterer Bindemittel verwendet. Anschließend sollen die Anodenpasten getrocknet und für die mechanische Untersuchung präpariert werden. Hinsichtlich der mechanischen Charakterisierung werden eine selbst entwickelte und zwei etablierte Messmethoden (Druckversuch, Vierpunktbiegung) verglichen. Bei der selbst entwickelten Messmethode wird zunächst die trockene Anodenschicht mit doppelseitigen Klebeband auf einer Platte befestigt. Anschließend wird auf die Anodenschicht ein zweites Klebeband geklebt. Die Kohäsion wird nun nach dem Prinzip des 90°-Schältest bestimmt. Unter Berücksichtigung der Resultate aus den unterschiedlichen Messmethoden sollen die Anodenschichten jeweils mit ausgewählten CMC-Polymeren bzw. SBR-Polymeren und mit geeigneten Mischungen von beiden Bindersorten untersucht werden. Darüber hinaus soll die Konzentration von ausgewählten Bindern variiert werden. Als Grundlage sollen die mechanischen Eigenschaften von trockenen Binderfilmen untersucht werden. Weiterhin soll der Einfluss von den Messeinstellungen auf die resultierenden Schichteigenschaften bewertet werden.

Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in schriftlicher Form übersichtlich zu dokumentieren und in einem Seminarvortrag vorzustellen.

Art der Arbeit: Bachelorarbeit

Beginn: nach Vereinbarung

Kontakt:      M.Sc. Ronald Gordon

                  Raum 218

                  Tel.: +49 721 608 -43757

                  ronald.gordon@kit.edu