Das Funktionsprinzip von Lithium-Ionen-Batterien beruht auf dem Ein- und Auslagerungsprozess von Lithium-Ionen zwischen positivem und negativem Elektrodenmaterial. Im Ladezustand werden Lithium-Ionen aus dem positiven Elektrodenmaterial freigesetzt und wandern durch die Elektrolytl\u00f6sung zur negativen Elektrode, wo das negative Elektrodenmaterial lithiumionenreich ist. Umgekehrt werden w\u00e4hrend des Entladevorgangs Lithium-Ionen aus dem negativen Elektrodenmaterial freigesetzt und wandern zur\u00fcck zur positiven Elektrode. Die Kapazit\u00e4t der Batterie wird haupts\u00e4chlich durch die Anzahl der reversibel eingelagerten und freigesetzten Lithium-Ionen bestimmt, und die Leistungsparameter der Batterie \u00e4ndern sich unter verschiedenen Lade- und Entladebedingungen oder im Laufe der Zyklen. Wohin verschwinden also die Lithium-Ionen?<\/p>\n\n\n\n
Lithium-Ionen im Inneren der Batterie werden haupts\u00e4chlich an folgenden Stellen gespeichert:<\/p>\n\n\n\n
(1) Aktives Lithium, das sich zwischen der positiven und der negativen Elektrode bewegt und deinterkaliert;<\/p>\n\n\n\n
(2) Unbrauchbares Lithium, das in der negativen Elektrodenschicht eingebettet ist und nicht entfernt werden kann;<\/p>\n\n\n\n
(3) Auf der Oberfl\u00e4che der negativen Elektrodenpartikel bildet sich ein SEI-Film;<\/p>\n\n\n\n
(4) Lithium, das sich auf der Oberfl\u00e4che der negativen Elektrodenbeschichtung abscheidet;<\/p>\n\n\n\n
(5) Lithium solvatisiert im Elektrolyten;<\/p>\n\n\n\n
(6) Lithiumfluorid, das durch Zersetzung des Elektrolyten entsteht;<\/p>\n\n\n\n
(7) Auf der Oberfl\u00e4che der positiven Elektrodenpartikel bildet sich ein CEI-Film;<\/p>\n\n\n\n
(8) Unbrauchbares Lithium, das nicht aus dem Inneren von positiven Elektrodenmaterialien entfernt werden kann.<\/p>\n\n\n\n
Im Laufe des Lade- und Entladezyklus von Lithium-Ionen-Batterien, also unter verschiedenen Lade- und Entladeraten sowie Temperaturbedingungen, ver\u00e4ndert sich die Lithiumverteilung innerhalb der Batterie. Forscher der Universit\u00e4t M\u00fcnster haben dies untersucht.<\/p>\n\n\n\n
Im Rahmen der Studie wurde zun\u00e4chst eine T-f\u00f6rmige Batteriestruktur konstruiert. Nach dem Laden und Entladen bzw. der Alterung der Batterie wird diese demontiert und die folgenden Schritte werden durchgef\u00fchrt:<\/p>\n\n\n\n
.Die positiven und negativen Elektroden werden zun\u00e4chst mit DMC gereinigt und anschlie\u00dfend mittels Mikrowellenreaktion in Wasser gel\u00f6st. Nach Verd\u00fcnnung der Reinigungs- und der L\u00f6sungsl\u00f6sung mit destilliertem Wasser wird der Lithiumgehalt mittels ICP-OES bestimmt.<\/p>\n\n\n\n
.Die Membran wird in Salzs\u00e4ure eingeweicht, die Einweichl\u00f6sung wird verd\u00fcnnt und anschlie\u00dfend mittels ICP auf ihren Lithiumgehalt gepr\u00fcft.<\/p>\n\n\n\n
.Die bei der Batteriemontage verwendete Nylonmembran wird mit destilliertem Wasser gewaschen und verd\u00fcnnt und anschlie\u00dfend mittels ICP auf ihren Lithiumgehalt gepr\u00fcft.<\/p>\n\n\n\n
.Die anderen Hauptkomponenten der Batterie werden nach dem Waschen mit destilliertem Wasser ebenfalls auf ihren Lithiumgehalt mittels ICP-Analyse gepr\u00fcft.<\/p>\n\n\n\n
Zus\u00e4tzlich untersuchten die Forscher als Kontrolle den Lithiumgehalt einer Batterie, die einmal mit einer C-Rate von 0,1 C entladen wurde. Dabei wurde angenommen, dass sich auf der Elektrodenoberfl\u00e4che eine Festelektrolyt-Grenzschicht (SEI) und eine positive Elektroden-Elektrolyt-Grenzschicht (CEI) gebildet hatten. Da die urspr\u00fcngliche negative Elektrodenfolie kein Lithium enthielt, wurde der Lithiumgehalt der negativen Elektrodenfolie der Kontrollbatterie als der Lithiumgehalt der SEI-Schicht angenommen. Der Lithiumgehalt der positiven Elektrodenfolie der Kontrollbatterie abz\u00fcglich des Lithiumgehalts der urspr\u00fcnglichen Elektrodenfolie wurde als der zus\u00e4tzliche Lithiumgehalt der CEI-Schicht angenommen. Die Genauigkeit aller Testergebnisse betr\u00e4gt \u00b171 \u00b5P\u00b3T.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
The operating principle of lithium-ion batteries is based on the embedding and de-embedding process of lithium ions between positive and negative electrode materials. In the charging state, lithium ions are de-embedded from the positive electrode material and migrate to the negative electrode through the electrolyte solution, where the negative electrode material is in a lithium […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1840,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-2018","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-news"],"yoast_head":"\n