SKM 2023 – wissenschaftliches Programm

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KFM: Fachverband Kristalline Festkörper und deren Mikrostruktur

KFM 10: Battery Materials (joint session KFM/CPP)

KFM 10.1: Vortrag

Donnerstag, 30. März 2023, 09:00–09:20, POT 51

Materialanalyse von NMC111 Kathodenmaterial aus recycelten Lithium-Ionen-Batterien mittels XRD, AFM und EDX/REM — •Claudia Schöberl, Hanno Käß und Stephan Appel — Hochschule Esslingen, Kanalstraße 33, 73728 Esslingen, Deutschland

In einem industriellen Recyclingverfahren für Lithium-Ionen-Batterien wird Kathodenmaterial von der Trägerfolie mit Wasser abgestrahlt und getrocknet. In einem an der Hochschule Esslingen laufenden Forschungsprojekt wird die so gewonnene Schwarzmasse, die hauptsächlich aus NMC111 besteht, mittels Röntgendiffraktometrie (XRD), Rasterelektronenmikroskopie (REM) und elementanalytischen Methoden untersucht, um Hinweise auf die chemische Zusammensetzung und auf strukturelle Veränderungen zu erhalten. Ziel ist es unter anderem, passende Auswahlkriterien für die Qualität des Recyclingmaterials zu definieren, das nach Verarbeitung erneut in Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt werden soll. Dazu zählen, neben dem Rest-Bindemittelgehalt, der Kohlenstoffanteil sowie der Anteil an Fremdelementen wie Kupfer und Aluminium. Das wiedergewonnene, recycelte Aktivmaterial wird bei einem Projektpartner zur Herstellung neuer Kathodenfolien verwendet, die in einer Messzelle elektrisch charakterisiert werden. Mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM) werden diese neu präparierten Kathodenfolien an der Hochschule Esslingen untersucht. Mit Hilfe eines speziellen Messmodus, der quantitativen nanoskaligen mechanischen Charakterisierung, wird insbesondere die Korrelation von Strukturmerkmalen und mechanischen Eigenschaften überprüft.