Ortsaufgelöste mechanische und elektrische Charakterisierung von Lithium-Ionen-Zellen (Band 26)

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Lithium-Ionen-Zellen werden in den unterschiedlichsten Formfaktoren eingesetzt, die Auswirkungen auf das Alterungsverhalten und weitere Zelleigenschaften haben können. Diese Arbeit verfolgt das Ziel, neue ortsaufgelöste und zerstörungsfreie Charakterisierungsmethoden zu entwickeln und anzuwenden, um lokale Unterschiede im Verhalten einer Zelle beobachten zu können. Auf Basis der in dieser Arbeit entwickelten Magnetfeldmessung im Umfeld einer Batteriezelle wurde ein Algorithmus entworfen, um die Stromverteilung innerhalb einer Zelle zu bestimmen.
Mithilfe dieses Verfahrens konnten Produktionsdefekte wie
fehlerhafte Schweißstellen oder Risse in Elektroden detektiert werden. Weiterhin wurde ein neuartiges Sensorkonzept auf Basis von Wirbelstromsensoren entwickelt, um die Zelldickenänderung ortsaufgelöst zu bestimmen. Das Messsystem erreicht in einem
kompakten Format Auflösungen im Bereich weniger Nanometer. Inhomogene Alterungsvorgänge in einer Lithium-Ionen-Zelle konnten damit zerstörungsfrei nachgewiesen werden. Zudem zeigt die Methode Potenzial für die schnelle Bestimmung von schädigungsfreien Ladeströmen.