Prakt. Met. Sonderband 46 (2014) 271 
urface of the MIKROSTRUKTURELLE UNTERSUCHUNG VON 
find out ALTERUNGSMECHANISMEN IN LI-IONEN AKKUMULATOREN 
he alloy after S. Gorse*, B. Kugler*, T. Samtleben**, T. Waldmann***, M. Wohlfahrt-Mehrens*** 
G. Schneider*, V. Knoblauch* 
* Institut für Materialforschung, Hochschule Aalen, Deutschland 
** Matworks GmbH, Aalen, Deutschland 
*** Zentrum fiir Solar- und Wasserstoffforschung, Ulm, Deutschland 
KURZFASSUNG 
Applications, 
Li-lonen-Batterien sind eine Schlusseltechnologie fiir die Elektromobilitat und stationäre 
iction melting Energiespeichersysteme. Um die hohen Lebensdaueranforderungen in diesen 
arnal of Alloys Anwendungen darstellen zu können, ist ein verbessertes Verständnis der Vorgänge, die 
zur Degradation der Zellen z.B. in Form einer Abnahme der Zellkapazität führen, 
, Engineering unabdingbar. Detaillierte Untersuchungen der Makro- und Mikrostruktur der Elektroden 
ions, London, und des Separators sollen hier ein tieferes Verständnis für den Zusammenhang von 
Alterungsbedingungen und Lebensdauer liefern. Im Fokus der vorgestellten Arbeiten 
juiatomic TiNi stehen vergleichende Schadensanalysen von kommerziell erhältlichen 18650er-Zellen mit 
97 aktuell im Einsatz befindlichen Aktivmaterialien (Kathode: Mischung aus LiMn„O4 und 
;4 (1993) 202- Li(Niy3Mn4,3Co4,3)O2, Anode: Graphit), die unterschiedlichen Alterungsregimen 
unterworfen wurden. 
7, 348-351 
Review 2005, 
ew of Current 1. EINLEITUNG 
, Sept 25-29, 
Aktuell fokussieren sich die Aktivitäten in Forschung und Entwicklung vorwiegend auf Li- 
performance lonen Batterien (LiB) und verwandte Zukunftstechnologien. Entwicklungsziele sind u.a. 
eatment, Oct. Kostenreduzierung, die Gewährleistung einer hohen Qualität und Lebensdauer. Die 
Qualitäts - und Lebensdaueranforderungen in den neuen Anwendungsfeldern 
Carburizing”, „Elektromobilität“ und „Stationäre Stromspeicher“ sind um ein Vielfaches höher als im 
bekannten Bereich Consumer Electronics. In der Regel zeigen Li-Ionen Akkumulatoren 
ry alloy phase einen fortwährenden Abfall der zur Verfügung stehenden Kapazität und dementsprechend 
990. p. 2874. der spezifischen Energie und Leistung im Laufe der Zeit. Dies kann sowohl durch 
zyklische Beanspruchung als auch durch Lagerung („kalendarische Alterung“) erfolgen. 
-Equiatomic Von „außen“ erkennbar ist die Alterung an Phänomenen wie z.B., die Abnahme der 
1506-1515 Kapazität oder auch die Zunahme des Innenwiederstands. Wesentlichen Einfluss auf die 
Zellalterung haben die Kathoden- und Anodenmaterialien. In der Literatur werden eine 
Vielzahl von Schadensmechanismen beschrieben [1]. Beispielsweise kénnen inhomogene 
Volumenénderungen der Aktivmaterialpartikel sowie Veränderungen der Kiristallstruktur 
durch das (De-)interkalieren von Li-lonen auftreten. Dies kann zu Mikrorissen innerhalb 
der Partikel des Aktivmaterials oder zum Kontaktverlust zwischen den Partikeln und dem 
Stromableiter führen und beeinflusst die mechanische Stabilität der Elektrode negativ. In 
Folge sinkt die Kapazität, bzw. steiat der Innenwiderstand.