Die elektrochemische Energiespeicherung mittels Lithium-Ionen-Batterien gewinnt global immer weiter an Bedeutung. Insbesondere für portable oder mobile Anwendungen ist die Energiedichte aufgrund des begrenzten Bauraums entscheidend. Auf Elektrodenebene hat der Verdichtungsprozess durch Kalandrierung den größten Einfluss auf die Energiedichte.
In der vorliegenden Arbeit wird ein Prozess-Struktur-Modell für die Elektrodenkalandrierung entwickelt und auf verschiedene energiereiche Kathoden angewandt. Das Verdichtungsverhalten wird anhand von zwei Parametern charakterisiert: dem Porositätsfaktor als Maß für die erreichbare Minimalporosität sowie dem Verdichtungswiderstand als Maß für den nötigen Kraftaufwand.
Es zeigt sich, dass große Rußagglomerate und kleine Partikel des Aktivmaterials das Porositätsminimum erhöhen, während steigende Walzentemperaturen sowohl die Minimalporosität als auch den Verdichtungswiderstand senken. Dieser Widerstand steigt wiederum mit zunehmender Massenbeladung und steigendem Ruß-Verteilungsgrad. Geringe Widerstände sind bei schmaler Größenverteilung der Aktivmaterialpartikel sowie mit kleinem Anteil kleiner Partikel festzustellen. Elektrochemische Analysen zeigen bei Stromstärken größer 1 C ein Porositätsoptimum zwischen 36 und 28 % für verschiedene nickelreiche Aktivmaterialien.
Aktualisiert: 2022-08-10
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Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Tablettierverhalten von Trockengranulaten aus Hilfsstoffen mit unterschiedlichen Kompressionsverhalten in Relation zur Direkttablettierung näher untersucht. Dabei konnte ein maßgeblicher Einfluss des Schmiermittels auf die Ergebnisse der Tablettierung der Trockengranulate gezeigt werden. Demzufolge darf die Schmierung bei der Interpretation von Tablettierungsergebnissen nicht vernachlässigt werden, da sie zu falschen Schlussfolgerungen führen kann. Die Partikelgrößenvergrößerung bei der Trockengranulierung besitzt so einen deutlich geringeren Stellenwert als Ursache für die reduzierte Kompaktibilität als in der Literatur bei interner Schmierung beschrieben.
Das explizit für Trockengranulate entwickelte Unified Compaction Curve Modell ist bei vergleichbaren Schmierbedingungen zwischen Kompaktierung und Tablettierung nicht anwendbar und seine Theorie der kumulierten Festigkeit von Trockengranulierung und Tablettierung kann nicht bestätigt werden.
Aktualisiert: 2019-06-18
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