Benutzer: Gast  Login

Verfügbare Bildformate

Überschrift (Headline):
TUM Batterieforschung / TUM battery research  2014
Beschreibung (Caption):
Dr. Anatoliy Senyshyn (FRM II/TUM) hat zusammen mit der TU Darmstadt und dem KIT mit Hilfe hochauflösender Neutronenbeugung am Instrument SPODI das Verhalten von Lithiumionen-Batterien beim Laden und Entladen genauer untersucht. Die Messungen deuten auf einen bis dahin unbekannten Mechanismus bei der Einlagerung von Lithiumionen in die Graphitanode hin.
Die Wissenschaftler positionierten handelsübliche Li-Zellen der Bauart 18650 in einem Neutronenstrahl. Die ungeladenen Elementarteilchen werden am Elektrodenmaterial der Zellen abgelenkt. Die Winkel, unter denen dies geschieht, lassen Rückschlüsse auf den Aufbau und die Zusammensetzung der Batteriekomponenten zu. Mit anderen Methoden war es bisher nicht möglich, den Zustand während des Betriebs zu untersuchen. Denn öffnet man die Zelle, kann das Auswirkungen auf ihr elektrochemisches Gleichgewicht haben und die Ergebnisse verfälschen.
Bei der Untersuchung des Ermüdungsverhaltens konnten die Forscher zeigen, dass sich bei fortschreitendem Betrieb der Zellen einige Lithi-um-Ionen irreversibel auf der Anode ablagern und dann nicht mehr zur Verfügung stehen, was die Kapazität der Batterie verringert. In weiteren Analysen beobachteten die Wissenschaftler Beugungsmuster, die auf einen bis dahin unbekannten Mechanismus bei der Einlagerung von Lithium-Ionen in die Grafitanode hindeuten. Bei ihren neuesten Messungen fanden sie heraus, dass sich die Menge des Elektrolyten in den Zellen nach vielen Ladungszyklen verringert, gleichzeitig mit der Menge der aktiven Lithium-Ionen. Künftige Analysen sollen die Ursache dafür finden.

Anatoliy Senyshyn (FRM II/TUM) together with colleagues from TU Darmstadt and KIT/IAM-ESS Karlsruhe, therefore, studied the charge and discharge behaviour in more detail using high-resolution neutron powder diffraction at the instrument SPODI.
The scientist positioned commercially available Li-celles of type 18650 in a neutron beam. The uncharged elementary particles are deflected at the electrode material of cells. The deviation angles allow conclusions for structure and composition of battery components.
It had been impossible so far to examine these conditions during operation with other research methods, because if opening the cell during operations this will have an impact on the electro-chemical balance and distort results.
Scientifically analyse of symptom of tiring proved that some lithium ion cells irreversibly deposit at the anode and are no longer available for continous use resulting in fatigue of battery. In further analysis the research team recognized diffraction patterns indicating an unknown mechanism when lithium ions charging at the graphite anode.Latest results showed that after many charging cycles volume of electrolytes in cells is reducing concurrent with the volume of active lithim ions. Further scientific experiments shall investigate the cause of this mechanism.
Stichwörter (Keywords):
Batterieforschung; Batterie; Batteriezellen; Batteriesysteme; Batteriezellenentwicklung; elektrische Energiespeicher; Energiespeichertechnik; Speicher-technologie; Lithium-Ionen; Materialforschung; Zell-Modellierung; Zell-Produktion; Zell-Diagnostik; Batteriesystemtechnik; Batteriemanagement; Neutronen; Neutronenforschung; Neutronenbeugung; Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II); battery research; battery cell; Materials research; Cell-Modelling; Cell-Production; Cell-Diagnosti...     »
Wissenschaftsgebiet (Research Area):
Naturwissenschaften
Fakultät / Einrichtung der TUM (University department or unit):
Fakultät für Chemie; Lehrstuhl für Biomolekulare NMR-Spektroskopie; TUM Department of Chemistry; Chair of Biomolecular NMR-Spectroscopy
Stadt/Ort (Location):
Garching, Bayern, Deutschland / Bavaria, Germany
Datum (Date created):
24.03.2014
Urheber/in (Creator/By-Line):
Andreas Heddergott
Copyright (Copyright-Notice):
Andreas Heddergott / TUM
Nutzungsbedingungen (Rights usage terms):
Verwendung frei für die Berichterstattung über die TUM bei Nennung des Copyrights / Free for use in reporting on TUM, with the copyright noted