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Lithium-Ionen Batterien stellen derzeit die führende Technologie elektrochemischer Energiespeicherung dar. Die hohe gravimetrische und volumetrische Energiedichte, ausgeprägte Zyklenstabilität sowie vielfältige Einsatzfähigkeit, in mobilen und stationären Anwendungen, machen sie zu einem zentralen Baustein moderner Energiesysteme. Mit der kontinuierlichen Leistungsoptimierung und der wachsenden industriellen Bedeutung dieser Technologie steigt der Bedarf an einer vertieften werkstoffkundlichen Charakterisierung, um Alterungsmechanismen, Fertigungstoleranzen und mikrostrukturelle Defekte zuverlässig identifizieren und bewerten zu können.
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine reproduzierbare Präparationsroutine für die metallografische Charakterisierung von Lithium-Ionen Rundzellen vorgestellt. Die Prozesskette beginnt mit der Tiefentladung der Zellen, um das Risiko einer unkontrollierten exothermischen Reaktion während der mechanischen Bearbeitung zu minimieren. Anschließend erfolgt der Trennvorgang an den zu untersuchenden Bereichen der Zellkomponenten. Für die Einbettung werden Kalteinbett-Systeme ausgewählt, um eine Fixierung der Jelly-Roll und eine minimale Randzonenschädigung sicherzustellen. Darauf aufbauend kommen optimierte Schleif- und Poliervorschriften zum Einsatz, die eine artefaktfreie Auswertung der Mikrostruktur ermöglichen. Für die Auswertung sind vor allem die Elektroden, die Stromableiterfolien, der Separator und die Dichtungen des Zellgehäuses relevant. Die Elektrodenkomposite liefern zentrale Informationen zu Porenstruktur, Partikelverteilung und Haftung auf den Stromableitern, während die metallischen Folien selbst Aufschluss über Fertigungsqualität und mögliche Verformungen geben. Der Separator erfordert aufgrund seiner feinen, empfindlichen Struktur eine besonders schonende Präparation. Ergänzend werden die Laserschweißnähte an den Plus- und Minus-Pol der Zelle untersucht, da Unregelmäßigkeiten in diesen Bereichen sicherheits- und qualitätsrelevante Hinweise liefern.
Obwohl zukünftige Energiespeichertechnologien sich hinsichtlich ihrer Materialsysteme und Zellarchitekturen deutlich von etabliertem Lithium-Ionen Batterien unterscheiden werden, bleibt die metallografische Präparation ein essenzielles Verfahren der Qualitätssicherung. Unabhängig von der jeweiligen Zellchemie ermöglicht sie einen unverzichtbaren Zugang zur Bewertung mikrostruktureller Merkmale, zur Beurteilung der Fertigungsqualität sowie zur Identifikation von Degradationsmechanismen.