342 Prakt. Met. Sonderband 52 (2018)
betrachten wir die Aktivpartikel von Kathoden in Lithium-lonen-Batterien und untersuchen
den Einfluss des Kompaktierungsgrades auf das geometrisch komplexe Partikelsystem
[5,6]. Außerdem wird ein parametrisches stochastisches Strukturmodell an einen
tomographischen Bilddatensatz angepasst. Danach werden Gemische von Erz-
Taubgestein-Partikeln betrachtet. Tomographische 3D-Bilddaten dieser Gemische werden Co
mithilfe eines Verfahrens segmentiert, das Wasserscheiden-Algorithmen mit neuronalen
Netzen kombiniert [7]. Durch die Hinzunahme stereologischer Methoden kénnen
mehrdimensionale KenngréRenverteilungen der unterschiedlichen Partikel in Abhängigkeit 115000
von ihrer stofflichen Zusammensetzung untersucht werden. .
2. Partikelsysteme in Lithium-lonen-Batterien A
Lithium-lonen-Batterien werden aufgrund ihrer besonders hohen Energiedichte unter A
anderem im Bereich der Elektromobilität und in zahlreichen portablen Elektrogeräten als .
Energiespeicher verwendet. Die Optimierung der Funktionalität ist deshalb von ie
zunehmender Bedeutung. Da die Morphologie der Elektroden einen großen Einfluss auf ee.
die elektrochemischen Eigenschaften hat, kann die Analyse der 3D-Mikrostruktur der i
Elektroden zu einem tieferen Verständnis der Funktionsweise führen und einen wertvollen greicht |
Beitrag zur Entwicklung optimierter Elektroden liefern. Ein wichtiger Schritt bei der
Herstellung von Lithium-lonen-Batterien ist das Kalandrieren der Elektroden, welches die
Morphologie der Elektroden signifikant beeinflusst. Deshalb ist es von großem Interesse,
diesen Prozess und vor allem dessen Einfluss auf die Mikrostruktur zu verstehen und zu
quantifizieren. Hierfür wurden in [6] acht unterschiedlich stark kompaktierte Kathoden (0
MPa -1000 MPa) betrachtet. Bei dem in diesen Kathoden verwendeten Aktivmaterial
handelt es sich um das Metall-Oxid LiNi1/3C01/3Mn1/302, kurz NCM. Die beinahe
kugelférmigen NCM-Partikel bilden ein geometrisch komplexes Partikelsystem. Im
Folgenden wird die strukturelle Analyse und stochastische Modellierung solcher
Partikelsysteme beschrieben.
2.1 Aufbereitung der tomographischen Bilddaten Sa
In einem ersten Schritt werden die Bilddaten mithilfe eines globalen Schwellenwertes Foe
binarisiert, um die aus NCM-Partikeln bestehende Phase zu extrahieren. Da Binder und ei
Leitadditive in den Bilddaten nicht sichtbar sind, wird die zugehörige Phase durch ein
morphologisches Schließen modelliert, um die Mikrostruktur der Kathoden präziser zu
erfassen
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Abbildung 1: Graustufenbild (Links), Binärbild (Mitte) und Einzelpartikel-Segmentierung
(Rechts) für 0 MPa (obere Reihe) und 1000 MPa (untere Reihe).
