Electrochemical and structural investigations on lithium-ion battery materials and related degradation processes
Übersetzter Titel:
Elektrochemische und strukturelle Untersuchungen an Lithium-Ionen-Batterie-Materialien und deren Alterungserscheinungen
Autor:
Buchberger, Irmgard
Jahr:
2016
Dokumenttyp:
Dissertation
Fakultät/School:
Fakultät für Chemie
Betreuer:
Gasteiger, Hubert A. (Prof. Dr.)
Gutachter:
Gasteiger, Hubert A. (Prof. Dr.); Hugenschmidt, Christoph Pascal (Priv.-Doz. Dr.)
Sprache:
en
Fachgebiet:
CHE Chemie
TU-Systematik:
CHE 140d; CIT 335d
Kurzfassung:
The introduction of the lithium-ion battery technology in the automotive field has boosted the renaissance of electromobility over the last decade. To improve the energy density and durability of the battery system, analytical approaches have to be developed, which help to understand novel electrode materials and degradation phenomena. In this work, an in situ XRD cell for reflection and transmission geometry was established to investigate the structural changes in LiCoPO4 and Li2S during the first cycle. By combing (in situ) XRD with neutron-induced prompt-gamma activation analysis and positron annihilation spectroscopy, the kinetic origin of the first-cycle capacity loss of NMC-111 and the main degradation processes in graphite-NMC-111 cells under different operating conditions could be identified.
Übersetzte Kurzfassung:
Die Einführung der Lithium-Ionen-Batterie-Technologie in die Automobilbranche führte in den letzten Jahrzehnten zu einer Renaissance der Elektromobilität. Zur Verbesserung der Energiedichte und Langlebigkeit des Batteriesystems müssen analytische Ansätze entwickelt werden, die dabei helfen neuartige Elektrodenmaterialien als auch Degradationserscheinungen zu verstehen. In dieser Arbeit wurde eine in situ Röntgendiffraktionszelle für die Reflektions- und Transmissionsgeometrie eingeführt, um die strukturellen Veränderungen von LiCoPO4 und Li2S im ersten Zyklus zu untersuchen. Durch die Kombination von (in situ) Röntgendiffraktometrie mit neutronen-induzierter prompte-Gamma Aktivierungsanalyse und Positronenannihilationsspektroskopie, konnte so der kinetische Ursprung des Kapazitätsverlustes von NMC-111 im ersten Zyklus und die Hauptalterungsprozesse in Graphit-NMC-111 Zellen unter verschiedenen Betriebsbedingungen identifiziert werden.
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