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Aufbau und Vermessung von oxidischen Festelektrolyten für Lithium-Ionen-Akkumulatoren

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Hofmann, Dominik:
Aufbau und Vermessung von oxidischen Festelektrolyten für Lithium-Ionen-Akkumulatoren.
Bayreuth , 2019
(Master's, 2019, Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien)

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Lithium-Ionen-Batterien mit einem Festkörperelektrolyt gelten als eine vielversprechende Speichertechnologie für zukünftige mobile Anwendungen. Im Gegensatz zu Zellen mit einem entflammbaren organischen Flüssigelektrolyten kann die Betriebssicherheit deutlich erhöht werden. Zudem kann die Energiedichte durch die Verwendung von metallischem Lithium als Anodenmaterial theoretisch deutlich gesteigert werden. Insbesondere der in der kubischen Granatstruktur vorliegende oxidische Festelektrolyt Lithium-Lanthan-Zirkonoxid (LLZO) ist aufgrund seiner elektrochemischen Stabilität gegenüber einer Vielzahl an Elektrodenmaterialien ein interessanter Kandidat als Festelektrolytwerkstoff. Im Zuge dieser Arbeit wurden mit Hilfe der Aerosoldeposition-Methode (ADM, auch als aerosolbasierte Kaltabscheidung bezeichnet) aus selbst synthetisierten, mit Aluminiumoxid und Tantaloxid dotierten LLZO-Pulvern Schichten hergestellt und anschließend elektrochemisch charakterisiert. Das Pulver wurde über die Mischoxidroute synthetisiert und weiterverarbeitet, wobei Phasenzusammensetzungen, Partikelgrößen und Partikelmorphologien analysiert wurden. Durch den AD-Prozess konnten homogene, dichte Festelektrolytschichten mit einer Schichtdicke von bis zu 38 μm hergestellt werden. Durch die thermische Nachbehandlung der ALLZTO-Schichten bei 400 °C konnte die ionische Leitfähigkeit im Vergleich zum Ausgangszustand um mehrere Größenordnungen gesteigert werden. Es wurden Halbzellen sowie symmetrische Zellen aus metallischem Lithium und ALLZTO aufgebaut und elektrochemisch charakterisiert. Es wurde nachgewiesen, dass mittels eines eingeprägten Stromes Li+-Ionen durch den Festelektrolyten transportiert werden. Besonders durch die hohe Schichtaufbaurate in einem Schichtdickenbereich von ca. 10 – 20 µm stellt die aerosolbasierte Kaltabscheidung eine vielversprechende Methode zum Aufbau von Festelektrolyten dar.

Further data

Item Type: Master's, Magister, Diploma, or Admission thesis (Master's)
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Engineering Science
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Functional Materials > Chair Functional Materials - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos
Profile Fields > Advanced Fields > Advanced Materials
Research Institutions > Research Centres > Bayreuth Center for Material Science and Engineering - BayMAT
Result of work at the UBT: Yes
DDC Subjects: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering
Date Deposited: 16 Sep 2019 08:30
Last Modified: 16 Sep 2019 08:30
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/52151