Prüfung der Haftfestigkeit von Kathoden- und Anodenbeschichtungen
Anwendung des LUMiFrac® zur Prüfung der Haftfestigkeit von Kathoden- und Anodenbeschichtungen in Lithium-Ionen-Batterien
Bei einer Lithium-Ionen-Batterie besteht die kleinste Einheit jeder Zelle aus zwei Elektroden (Anode und Kathode) und dem Separator. Dazwischen befindet sich der ionenleitende Elektrolyt. Der Hauptbestandteil der Anode ist typischerweise Graphit, der sich hervorragend zur Speicherung von Lithiumionen während des Ladevorgangs eignet.
Allerdings kann die begrenzte elektrische Leitfähigkeit von Graphit zu Ineffizienzen bei den Lade- und Entladezyklen führen. Um die Leistung der Anode zu steigern, wird das Beschichtungssystem auf eine dünne Kupferfolie aufgetragen.
Die Kupferfolie verbessert die elektrische Leitfähigkeit, was den Elektronenfluss zwischen der Anode und dem Rest der Batterie, einschließlich der Kathode, erleichtert. Dadurch sinkt der Innenwiderstand der Batterie, was zu effizienteren Lade- und Entladevorgängen führt. Dies führt zu einer höheren Leistungsabgabe und einer besseren Gesamtleistung. Das Beschichtungssystem verhindert Korrosion der Kupferfolie, sorgt für Stabilität und erhält die Elektrolytverträglichkeit aufrecht.
Das aktive Material einer Kathode besteht größtenteils aus einer Lithium-Übergangsmetalloxidverbindung, wie Lithiumkobaltoxid oder Lithiumeisenphosphat. Obwohl diese Materialien über gute Energiespeicherfähigkeiten verfügen, können sie chemisch reaktiv sein und sich im Laufe der Zeit zersetzen.
Um diesem Problem Rechnung zu tragen und die Stabilität und Lebensdauer zu verbessern, wird das Kathodenbeschichtungssystem auf eine dünne Aluminiumfolie aufgetragen. Diese Folie und das entsprechende Beschichtungssystem reduzieren bzw. verhindern unerwünschte Nebenreaktionen und chemische Zersetzung und gewährleisten so die Langzeitstabilität und Zyklenlebensdauer der Batterie.
Der Beschichtungsprozess kann je nach den spezifischen Anforderungen und Herstellungsprozessen der Lithium-Ionen-Batterie durch verschiedene Techniken wie Lösungsmittelgießen, Extrusionsbeschichten oder Laminieren erreicht werden.
Insgesamt spielt das Beschichtungssystem auf der Aluminiumfolie eine entscheidende Rolle, um die Stabilität und Sicherheit der Kathode in einer Lithium-Ionen-Batterie zu gewährleisten und die Bildung von Dendriten zu verhindern.
Die Haftfestigkeit der Beschichtungen auf den Metallfolien ist ein wichtiger Indikator für die Gesamtleistung der Lithium-Ionen-Batterie.
Der Adhäsionsanalysator LUMiFrac® wird erfolgreich zur Bestimmung der Haftfestigkeit von Beschichtungen auf Kupferfolien für Anoden und von Aluminiumfolienbeschichtungen für Kathoden in Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt.
Es kann eine Zeitersparnis von bis zu 80 % erreicht werden, da im Gegensatz zu anderen Vergleichsmethoden keine Einspannung erforderlich ist und bis zu 8 Proben parallel geprüft werden können.
Lernen Sie mehr am 12. Juni.
