D. Westhoff, K. Kuchler, J. Feinauer, L. Petrich, V. Schmidt

Analyse, Modellierung und Simulation von tomographischen Bilddaten für die 3D Mikrostruktur von Elektrodenmaterial in Lithium-Ionen-Batterien

Analysis, Modeling and Simulation of Tomographic Image Data for the 3D Microstructure of Electrode Material in Lithium-Ion Batteries

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In diesem Artikel werden stochastische 3D Strukturmodelle für Elektroden von Lithium-Ionen-Batterien beschrieben, die zur modellbasierten Optimierung der Elektrodenmorphologie verwendet werden können. Zunächst wird ein Einzelpartikel-Modell präsentiert, mit dessen Hilfe sich einzelne Partikel aus 3D Tomographiedaten parametrisch beschreiben lassen. Durch Anpassung parametrischer Verteilungen lassen sich somit auch (statistisch ähnliche) Partikel simulieren. Im Folgenden werden verschiedene Ansätze zur Anordnung der Einzelpartikel im Beobachtungsfenster präsentiert, so dass systembasierte Eigenschaften verschiedener Elektrodentypen näherungsweise nachgebildet werden können (z. B. die Konnektivität des Partikelsystems sowie die Struktur des Porenraumes). Schließlich werden Algorithmen zur automatischen Erkennung von Partikel-Rissen in Tomographiedaten vorgestellt, mit deren Hilfe solche Alterungseffekte in die Modelle integriert werden können.

Bibliographie
D. Westhoff, K. Kuchler, J. Feinauer, L. Petrich, and V. Schmidt (2018). Analysis, Modeling and Simulation of Tomographic Image Data for the 3D Microstructure of Electrode Material in Lithium-Ion Batteries. Practical Metallography: Vol. 55, No. 3, pp. 134-146.
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ISSN 0032-678X