Die Mikrostruktur von Li-Ionen-Batterien ist für die Zellleistung und das Alterungsverhalten von zentraler Bedeutung [1]. Elektrisch messbar ist die Alterung einer Batteriezelle in Form von Kapazitätsverlust und steigendem Innenwiderstand. In der Mikrostruktur können sich während der Alterung eine Vielzahl an unterschiedlichen Effekten zeigen. Typische Beispiele sind: SEI-Bildung, Partikelbrüche, Li-Plating und Schichtdickenanstieg der Anode. [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8] Bei der Alterung hat jedoch auch das Alterungsvorgehen, also die verwendeten C-Raten, einen Einfluss [9]. Anders ausgedrückt, im Alltag bestimmt auch das Batterie-Nutzungsverhalten des Verbrauchers, wie schnell eine Batterie altert.
Um den Einfluss verschiedener C-Raten auf die Alterung zu untersuchen, werden kommerziell erhältliche 21700 Li-Ionen-Batterien in zwei verschiedenen Versuchsreihen systematisch gealtert und die Alterungsphänomene analysiert. Zeigen die Batterien die gleichen Effekte? Treten die Effekte unterschiedlich stark auf? Oder treten vielleicht manche Effekte nur bei einem der beiden Alterungsvorgehen auf? Zur Mikrostrukturanalyse werden sowohl zerstörungsfreie Messmethoden wie Computertomographie und Röntgenmikroskopie, als auch die zerstörende Methode der Zellöffnung mit anschließender Licht- und Rasterelektronenmikroskopie eingesetzt.

Referenzen
[1] S. Müller, J. Eller, M. Ebner, C. Burns, J. Dahn, V. Wood, Journal of The Electrochemical Society, 2018, Vol. 165, 2, A339-A344
[2] C. R. Birkl, M. R. Roberts, E. McTurk, P. G. Bruce, D. A. Howey, Journal of Power Sources, 2017, Vol. 341, 1, 373–386
[3] K. Bischof, M. Flügel, M. Hölzle, M. Wohlfahrt-Mehrens, T. Waldmann, Journal of The Electrochemical Society, 2024, Vol. 171, 10510
[4] R. Li, L. Bao, L. Chen, C. Zha, J. Dong, N. Qi, R. Tang, Y. Lu, M. Wang, R. Huang, K. Yan, Y. Su, F. Wu, Science bulletin, 2023, Vol. 68, 23, 3055–3079
[5] J. Vetter, P. Novák, M. R. Wagner, C. Veit, K.-C. Möller, J. O. Besenhard, M. Winter, M. Wohlfahrt-Mehrens, C.Vogler, A. Hammouche, Journal of Power Sources, 2005, Vol. 147, 1-2, 269–281
[6] L. K. Willenberg, P. Dechent, G. Fuchs, D. U. Sauer, E. Figgemeier, Sustainability, 2020, Vol. 12, 2, 557
[7] M. Woody, M. Arbabzadeh, G. M. Lewis, G. A. Keoleian, A. Stefanopoulou, Journal of Energy Storage, 2020, Vol. 28, 101231
[8] C. Rahe, S. T. Kelly, M. N. Rad, D. U. Sauer, J. Mayer, E. Figgemeier, Journal of Power Sources, 2019, Vol. 433, 16, 126631
[9] R. Li, L. Bao, L. Chen, C. Zha, J. Dong, N. Qi, R. Tang, Y. Lu, M. Wang, R. Huang, K. Yan, Y. Su, F. Wu, Science bulletin, 2023, Vol. 68, 23, 3055–3079