Prakt. Met. Sonderband 46 (2014) 275
ng (Abb.3 b) Die LMO-Partikel zeigen bereits im Anlieferungszustand Risse, deren Ausprägung und
b. 3 c). Auch Häufigkeit sich durch die zyklische Alterung qualitativ nicht verändert. Sie müssen folglich
bei der Pulverherstellung oder im Zellfertigungsprozess, z.B. bei der Pulveraufbereitung,
der Slurry-Mischung, dem Kalandrieren oder bei der ersten elektrochemischen Belastung,
dem Formieren, entstehen [2,3]. Die Risse in den NMC-Partikeln werden sehr
wahrscheinlich durch zyklisch mechanische Eigenspannungen hervorgerufen, die durch
die (De-)Lithiation beim Be- und Entladen in den Partikeln entstehen. Die dabei
auftretenden Lithium-Konzentrationsgardienten innerhalb der Partikel führen zu lokal
unterschiedlichen Dehnungen und folglich zu Eigenspannungen. Die Ausprägung dieses
Effekts nimmt mit zunehmender Stromstärke zu [5, 6]. Dies stützt die Beobachtung, dass
nur die mit 16 C zyklierte Zelle diese Schädigungen zeigt. Der Beitrag zur Alterung ist
unter anderem dahingehend zu interpretieren, dass es zu einer Reaktion des Elektrolyten
nn an den frei werdenden Rissoberflächen und zur Ausbildung einen Schicht kommt.
Zellhöhe von Hierdurch wird zyklisierbares Lithium verbraucht und die Li-lonen-Diffusion behindert,
i 70 °C (Zelle wodurch die Kapazität sinkt und der Innenwiderstand steigt. Zudem ist anzunehmen, dass
eC) die Zerrüttung des Aktivmaterials bzw. der gesamten Aktivmasse (Speichermaterial plus
Additive und Binder) eine Verschlechterung des elektrischen Kontakts innerhalb und
n Dehnungen zwischen den Partikeln nach sich zieht, was ebenfalls zu einem Anstieg des
ise behindert Innenwiderstands beiträgt.
n im Zellkern
anderem eine or
erstands und
dh
-M-Aufnahme
»denmaterials
Abb. 4.: REM-Aufnahmen an Kathodenfolie von Neuzelle (a-c) und Zelle C (d-f); a: Risse
aterials einer in LMO-Partikeln; b: intakte NMC-Agglomerate; c: REM-Aufnahme eines Querschliffs zeigt
n Neuzustand Risse in LMO und Agglomeratstruktur des NMC; d und e: Risse in LMO-Partikeln und
A NMC-Agglomeraten: f: Rissnetzwerk in NMC im Querschliff
rimérpartikeln 3.2.3 VERANDERUNG DER POROSITAT DES SEPARATORS
ist aquatorial
Diese Risse ; Co zo ;
it sich bei der Abbildung 5 zeigt die Veranderung der Porositat des Separators durch zyklische Alterung
A bei 25 °C mit 16 C. Qualitativ ist deutlich eine Abnahme der Porosität durch Alterung zu
-Agglomerate b . y ry of % ;
sind die NMC- eobachten. Eine Abschätzung der Porosität mittels quantitativer Gefügeanalyse ergibt rd.
11 % Porosität für den Neuzustand und rd. 7 % für den gealterten Separator.