Study of novel anode materials for lithium ion batteries
Final Report Abstract
Dieses Projekt hatte den Einsatz von Titandioxid Nanoröhren als Anodenmaterial für die Speicherung von Lithium Ionen zum Thema. Die Lade- und Entlade-Charakteristika dieser Anoden sollte elektrochemisch analysiert werden. Die Bildung einer fest/flüssig Grenzfläche (Solid-Electrolyte-Interface (SEI)), die kristallographische Struktur, die Chemie der Oberfläche und das Oberflächenpotential während der Einlagerung von Lithium wurde mittels einer Kombination mehrerer komplementärer Analysemethoden und Elektrochemie untersucht. Es wurde angestrebt, ein atomares Verständnis des Ladunstransferprozesses zu erlangen, der während der Interkalation und der Deinterkalation stattfindet. Mit Hilfe dieses Verständnisses sollten neue Anoden aus TiO2 synthetisiert werden, die eine verbesserte Arbeitsleistung aufweisen als herkömmliche Graphit Materialien. Es konnte gezeigt werden, dass die kristalligraphische Struktur und die Oberflächenchemie der TiO2 Nanoröhren maßgeblichen Einfluss auf die Lithiierungsreaktion haben. Mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie in Kombination mit Oberflächenanalytik war es möglich, die elektrischen Eigenschaften der Anoden während der Lithiierung und der Delithiierung zu untersuchen. Für verschiedene Anatas und amorphe TiO2-basierte nanostrukturierte Anoden Arrays wurden sowohl die Bulkeigenschaften als auch die Oberflächenchemie während der Lithiierung untersucht. Dabei konnten wichtige Korrelationen zwischen diesen Eigenschaften und dem Verhalten der Elektroden während der Li Interkalation und Deinterkalation festgestellt werden. Diese Studien sind von sehr großer Bedeutung, da sie ‚operando‘, also während der elektrochemische Reaktionen erfolgen konnten. Die gewonnenen Erkenntnisse haben einschlägige Bedeutung für die Anwendung der Materialien im Bereich der Energiespeicherung, insbesondere als Anoden in Li Ionen Batterien.
Publications
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N. Paul, J. Brumbarov, A. Paul, Y. Chen, J.-F. Moulin, P. Müller-Buschbaum, J. Kunze-Liebhäuser, and Ralph Gilles
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A. Auer, N.S. Willem Jonasson, D. Hazar Apaydin, A.I. Mardare, G. Neri, J. Lichtinger, R. Gernhäuser, J. Kunze-Liebhäuser, and Engelbert Portenkirchner
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D. Steiner, A. Auer, E. Portenkirchner, J. Kunze-Liebhäuser
(See online at https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2017.11.035)
