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HANNOVER MESSE 2018, 23. - 27. April
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Mobilitäts-Check für Separatoren

Messmethode zeigt die Lithiumbeweglichkeit im Separator.

Karlsruher Institut für Technologie

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Produktbeschreibung

Um Batterietechnik vor materialbedingten Kurzschlüssen zu schützen, werden Separatoren in Batteriezellen eingesetzt. Als Abstandshalter isolieren sie die elektrisch aktiven Elektroden, Kathode und Anode, voneinander, sodass innere Kurzschlüsse verhindert werden. Gleichzeitig muss der Separator jedoch für die Lithiumionen durchlässig sein, die einen Betrieb der Zelle erst ermöglichen.

Bisher wird die Durchlässigkeit eines Separators unter anderem anhand der sogenannten MacMullin-Zahl bewertet. Dabei wird in einer Batterie der elektrische Widerstand jeweils ohne und mit Separator gemessen. Der Quotient aus beiden Werten ergibt die spezifische Kenngröße zur Beurteilung der Separator-Performance. Hier wird jedoch der gesamten Widerstand gemessen. Rückschlüsse auf den eigentlichen Lithiumtransport, der ausschlaggebend für die Leistung der Batterie ist, sind so nur vage möglich.

Wissenschaftlern des Instituts für Angewandte Materialien (IAM) ist es mit einer neuen Messmethode gelungen, ganz gezielt den maximal möglichen Lithiumfluss im Separator zu ermitteln. In einem Versuchsaufbau mit zwei Lithiumelektroden und Flüssigelektrolyt wird Gleichstrom an die Zelle angelegt. Bei Überschreitung eines detektierten Grenzstroms können die Lithiumionen nicht mehr rasch genug transportiert werden.

Die Messung an diesem Punkt gibt Aufschluss über die maximale Lithiumbeweglichkeit des Elektrolyten. Ergänzt durch einen Separator wird die Messung wiederholt. Anhand der Wertdifferenz mit und ohne Separator kann schließlich die Leistungsminderung bedingt durch den getesteten Separator ermittelt werden. Je kleiner die Reduktion des Stroms durch den Separator, desto höhere Stromraten sind im Einsatz mit diesem Separator in der Lithiumionenzelle möglich. Besonders interessant für Hersteller und Nutzer von Separatoren ist, dass die neue Messmethode die Lithiumbeweglichkeit als Qualitätsmerkmal von Separatoren vergleichbar macht.

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