Forscher haben die Prozesse beim Speichern und Entladen an den Elektroden-Oberflächen analysiert. Mit Röntgen- und Neutronen-Tomographie gingen sie der Alterung von Lithium-Batterien auf den Grund.
3-D-Einblick in eine virtuell am Computer aufgeschnittene Batterie.
T.Arlt, I. Manke / HZB, R. Ziesche / UCL
Ein internationales Team um das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und das University College London hat mit Neutronen- und Röntgen-Tomographie die dynamischen Prozesse an den Elektroden in Lithium-Batterien untersucht. Während mit der Röntgen-Tomographie an der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble die Mikrostruktur der Elektroden analysiert wurde, ermöglichte die Neutronen-Tomographie an der Neutronenquelle BER II am HZB die Wanderung der Lithium-Ionen zu beobachten.
Mit beiden Verfahren konnten Verformungen und Risse sowie die Verteilung des Elektrolyten in der Batteriezelle nachgewiesen werden. Außerdem wurde am Zuse-Institut in Berlin ein mathematisches Verfahren entwickelt, um die gerollten Schichten der Batterie zu untersuchen. Dieses "virtuelle Entrollen" zeigte, dass die inneren Windungen eine ganz andere elektrochemische Aktivität als die äußeren Windungen aufweisen. Auch die oberen und unteren Bereiche der Batterie verhalten sich jeweils sehr verschieden. Die Ergebnisse der Studie wurde in der Zeitschrift "Nature Communications" veröffentlicht.