Aus unserem heutigen Alltag sind Lithium-Ionen-Batterien (LIB) nicht mehr wegzudenken. Durch eine hohe Energiedichte eignen sich LIB für die mobile Energieversorgung und finden Anwendungen in zahlreichen Alltagsgeräten, in der elektrischen Mobilität sowie für die stationäre Speicherung von erneuerbaren Energien. Leistungsfähigere und langlebigere LIB können wissensbasiert entwickelt werden, so dass im Projekt Einblicke in die Prozesse auf der mikroskopischen Skala gewonnen werden. In der Graphitanode einer LIB-Batterie lagern sich die Lithium-Ionen während des Entlade- und Ladevorgangs ein bzw. gehen in Lösung. Wie wirken sich die Migration von Ladungsträgern und deren Kinetik, die Interkalation von Lithium-Ionen in die Graphitanode oder verschiedene Ablagerungsarten und Alterungsphänomene auf die Eigenschaften der Batterie aus? Können Ablagerungen auf einer Anode chemisch identifiziert und quantifiziert werden? NMR bietet mit Spektroskopie, Relaxation, Diffusion und Imaging die Möglichkeit, Vorgänge in und an der Anode zu messen. Die Kombination mit der µCT erlaubt eine skalenübergreifende Abbildung der LIB, die in mathematische Modellierungen eingebracht werden kann.

MR-Bild einer Lithium-Ionen Batterie