リチウムイオン電池の製造方法は、第1活物質、導電剤および結着剤を必要とし、他の成分を使用し、次いで、異なる溶媒中で混合し、次いでスラリーをAl箔や銅箔の表面にコーターを用いて塗布されていますスラリー中の溶媒は高温で除去され、圧延後に最終的に多孔質構造の電極が形成される。電極の微細構造はリチウムイオン電池の電気化学的性能に重要な影響を及ぼし、電極の空隙率と細孔の蛇行は電極上のLi +に影響を及ぼす。これ拡散距離、活物質の比表面積電流密度、近年のリチウムイオン電池の電気化学的性能に重要な影響を研究するための電極構造モデルのリアルかつ信頼性の高いリチウムイオン電池の電極を構成し、X線断層撮影開発、電極の「本当の」3Dモデルの確立、我々はリチウムイオン電池の電極の再構築の方法によりすることができるように、X線断層撮影技術は、シミュレーションと現実の間のギャップを埋めると言うことができます。
他の方法に比べて、広いエネルギー範囲のX線断層撮影、大きな光子束を有し、リチウムイオン電池スキャン及び再構成の正極の構造に非常に適してサブミクロンの分解能を提供することが可能です最近、技術のマーティン・エブナー連邦工科大学微細構造NCM111電極材料が研究されたのX線断層撮影を用いてチューリッヒ他の人、および圧縮圧力と異なる導電剤+電極気孔率および電気化学のバインダー含有量パフォーマンスに影響を与える。、Bの下の図は、X線がNCM粒子として試料を通過する際に、SEM図cの電極の断面写真は、電極サンプル、X線画像を利用して図断層撮影におけるサンプルDの写真です。放射線は、いくつかの重金属元素によって吸収され、その後、可視光に発光材料によって変換された残りのX線LuAG、及びCCDモジュールによって記録された可視光画像である。図Eの下でXの浅い部分を表しに、画像処理後の経過光線、すなわち重元素NCM比較的大きな粒子、すなわちメソポーラス電極比較的小さな領域を吸収するX線の位置の暗色の代表を含む、比較的大きな面積を吸収します等ギャップ、カーボンブラック、および結合剤、iとjの次の図では、我々はNCMがしばしばある粒子電極を（粉砕状況をはっきりと見ることができる画像におけるX線断層撮影大きな力を見ることができます）高い圧縮プロセスに電極ので、粒子はNCMを再配置することができない場合に材料のNCM嵩密度が大きく、タップ密度に影響を与えることを示す、NCMは、破砕粒子の形で通過する圧力を吸収します。
形質転換するために距離と流域アルゴリズムを用いたX線中のカーボンブラック、バインダー、及び気孔の違いの吸収が非常に小さい程度であるため、電気化学的シミュレーションの精度を向上させるために、X線吸収率によって区別することが困難である、マーティン・エブナーに物質のこれらのタイプは区別され、タグ付けされた図のGおよびHは、色の使用との間の区別である。アルゴリズムの精度を検証するために、MartinEbner NCMアルゴリズム粒度分布の結果が得られたNCMゼータサイザーを用いて得られたセグメント化されます（図に示すようにa）の分布結果を比較した、あなたは彼らが正確にリチウムイオン電池用の3Dモデルを構築するために使用NCM電極の微細構造を反映することができマーティン・エブナーアルゴリズムを示す、非常によく一致見ることができますシミュレーションのための電気化学モデル。
図Bは、集電体に垂直な方向の粒子サイズ分布と気孔率分布に上述のアルゴリズムで計算され、図小さな粒子からわかるように、工場で大粒子二つの電極の上下の境界でより集中する傾向があります異なる電極を比較することによって、電極の中間位置の間の圧力に追いやら電極の全てに見出すことができる小さな粒子の凝集現象コレクタインターフェースを表示されますが、わずかな粒子が凝集電極を圧延後の表面に現れます現象。
次の図は、多孔性およびカーボンブラック+ PVDF圧縮圧力の量との間に、図、得られたX線断層撮影データによる電極の気孔率（カーボンブラックおよびバインダーの影響を考慮した粒子破壊NCM）を示します関係、我々は小さな圧力で、カーボンブラックは、少なくとも+ PVDF低い多孔度の数、バインダー及び導電剤が良く圧延電極のより少ない含有量を示したが、高い圧縮圧力であることがわかり次に、対照的に、高い圧力で、より多くの導電剤及び結着剤は、電極の細孔を減らす、粒子間の孔を充填することを示すカーボンブラックとバインダー含有量、低い多孔度、より高いですレートマーティン・エブナーは、低バインダー含有量+導電剤で、電極の電極の気孔率が不均一および均質化の過程で電極とすることができる低圧縮圧力下でより不均一に分布となることを見出し、ならびにながら圧延された粒子は再配列される。
次の図は、0bar 2000barの圧力、それぞれ2％およびカーボンブラック+ PVDF電極の5％を示し、定電流放電（青色曲線）の後に電極を圧延する定電流 - 定電圧放電（紫色曲線）倍率性能曲線、5％NCM +電剤を見ることができ、定電流放電中のバインダーの含有量がより多くの容量を再生することができ、速度性能が優れている。導電剤の2％のNCM +電極バインダーの含有量定電流放電容量でプレー低く、貧しい速度能力、我々はまた、比較データの充填密度の点に注意してくださいすることができ、電池性能率にはほとんど影響され、定電流放電レート能力は、NCMによって主材料は電子伝導性を示していますイオン拡散によって制限される衝撃。
Martin Ebnerの研究により、X線トモグラフィーを使用して電極構造を再構成し、異なるバインダー、導電剤の含有量、および異なるコンパクション密度が電極内部の粒子分布および気孔率に及ぼす影響を正確に分析できました。 MartinEbnerの研究によれば、上下の境界面に小さな粒子が集まり、電極の中心に大きな粒子が集まる現象がNCM電極に現れていることも示しています。この性能は、主に電極の電気伝導度に影響され、イオン伝導度の影響を受けにくい。
