MATERIALCHARAKTERISIERUNGFÜR ENERGIESPEICHERSYTEME

Ziel

Schwerpunkte sind die Untersuchungen

von Elektrodenmaterialien und prozes-

sierten Elektroden in Hinblick auf ihre struk-

turellen Eigenschaften.

Methodik

Die Charakterisierung erfolgt über eine Reihe

von elektrochemischen Standardmethoden

(OCV-Messung, Cyclovoltammetrie, elek-

trochemische Impedanzspektroskopie,

Pulsmethoden). Auf diesem Weg sind eine

Reihe von Kenngrößen einer Zelle zugäng-

lich, wie Zellspannung, Zyklenstabilität und

Kapazität, aber auch Innenwiderstand und

Diffusionsverhalten. Die Messungen kön-

nen sowohl in batterieähnlichen Messzellen

als auch in 3-Elektroden-Anordnung durch-

geführt werden.

Ergänzend zur klassischen Elektrochemie

stehen schwingungsspektroskopische

Untersuchungsmethoden (Raman-, FT-

Infrarotspektrometrie) zur Verfügung.

Damit ist es möglich, die strukturellen Än-

derungen im Elektrodenmaterial während

des Lade-Entladevorgangs zu verfolgen.

Zusätzlich werden mittels Mikrokapillarzel-

lentechnik einzelne Aktivmaterialpartikel

auf ihre Eigenschaften untersucht werden.

F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R K E R A M I S C H E T E C H N O L O G I E N U N D S Y S T E M E I K T S

1 Batterieaufbau: Kathode

(LiCoO2)-Separator – Anode

(Kohlenstoff).

2 Elektrochemische Mikro-

kapillarzelle.

Fraunhofer-Institut für Keramische

Technologien und Systeme IKTS

Winterbergstraße 28

01277 Dresden

Ansprechpartner

Dr. Michael Schneider

Telefon 0351 2553-7793

michael.schneider@ikts.fraunhofer.de

www.ikts.fraunhofer.de

1

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

5 6 7 8 9Ladezeit t in h

Zells

pann

ung

U in

V

Stro

m I

in m

A0,04

0,02

0,00

-0,02

-0,04

Ladung Entladung

Constant Current Constant Voltage

(CCCV)-Ladekurve einer NMC-

Kathode

MATERIALS CHARACTERIZATIONFOR ENERGY STORAGE SYSTEMS

Aim

Our work focuses on the characterization

of electrode materials and processed elec-

trodes for use in advanced energy storage

systems. To achieve this, information re-

garding the structural properties of poten-

tial materials is researched.

Methods

Various electrochemical standard methods

are used for characterization including

OCV, cyclovoltammetry, electrochemical im-

pedance spectroscopy and pulse methods.

As a result, the entire range of cell parame-

ters is determined. These parameters in-

clude cell voltage, reversible capacity and

cycle stability. Furthermore, information

about material characteristics such as inter-

nal resistances or diffusion behavior is also

determined. Battery type and 3 electrode

cells are used to carry out experiments.

In addition to standard electrochemical

methods, infrared and Raman spectroscopy

are used during charging/discharging cycles

to detect structural changes of the elec-

trode materials. Electrochemical microcapil-

lary devices provide even more information

about the active material through analysis

of discrete particle electrochemical behav-

ior.

F R A U N H O F E R I N S T I T U T E F O R C E R A M I C T E C H N O L O G I E S A N D S Y S T E M S I K T S

1 Battery setup: cathode

(LiCoO2)-separator,

anode (carbon).

2 Electrochemical microcapil-

lary cell.

Fraunhofer Institute for Ceramic

Technologies and Systems IKTS

Winterbergstrasse 28

01277 Dresden, Germany

Contact

Dr. Michael Schneider

Phone +49 351 2553-7793

michael.schneider@ikts.fraunhofer.de

www.ikts.fraunhofer.de

2

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

5 6 7 8 9Charging time t in h

Cel

l vol

tage

U in

V

Cur

rent

I in

mA0,04

0,02

0,00

-0,02

-0,04

Charge Discharge

Constant Current Constant Voltage

(CCCV)-charging of a NMC based

cathode