MiCha - Mikrostrukturcharakterisierung von Elektroden und Wirkzusammenhänge mit Elektrodenperformance und -alterung; Teilthema: Strukturaufgelöste elektrochemische Simulationen im Rahmen des Projektes MiCha des Kompetenzclusters für Analytik und Qualitätssicherung (AQua)

Abstract

Im Projekt Micha wurden Wirkzusammenhänge zwischen Mikrostruktur und der Elektrodenperformance- und Alterung untersucht. Mit Fokus auf die Kathode wurden digitale Workflows erstellt, die zur Erstellung eines digitalen Zwillings einer kommerziellen Kathode genutzt wurden. Hierbei wurde gezeigt, wie das elektronische Leitnetzwerk in der Kathode deren Performance sogar bei niedrigen Strömen limitiert und eine virtuelle Optimierung des elektronischen Leitnetzwerks die Kapazität signifikant erhöhen kann. Es wurden neue Degradationsmodelle erarbeitet, die sowohl in einem homogenisierten Modell als auch in ein Framework für 3D-mikrostrukturaufgelöste Simulation implementiert wurden. Diese beschreiben eine Phasentransformation an der Partikeloberfläche von Ni-reichen Kathoden unter Sauerstofffreisetzung. Abschließend wurde dieses Modell genutzt, um Wirkzusammenhänge zwischen Mikrostrukturparametern und der Elektrodenalterung herzustellen und daraus Designempfehlungen abzuleiten.

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