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Aerosol-Deposition Lithium-Ionen leitender Festelektrolytmembranen für Festkörperbatterien

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Hanft, Dominik ; Nazarenus, Tobias ; Kita, Jaroslaw ; Moos, Ralf:
Aerosol-Deposition Lithium-Ionen leitender Festelektrolytmembranen für Festkörperbatterien.
2020
Event: Batterieforum Deutschland 2020 , 22.-24. Januar 2020 , Berlin.
(Conference item: Other Event type, Poster )

Abstract in another language

Lithium-Ionen-Batterien (LIB) mit Festelektrolyten gelten als potentielle Speichertechnologie der Zukunft. Der Festelektrolyt bietet die Chance zur Nutzung alternativer Anoden- und Kathodenmaterialien mit hoher spezifischer Kapazität. Im Vergleich zu anderen Festelektrolyten weist Li7La3Zr2O12 (LLZO) eine vergleichsweise hohe ionische Leitfähigkeit von 0,1–1 mS/cm auf und besitzt einen weiten elektrochemischen Stabilitätsbereich gegenüber relevanten Elektrodenmaterialien. Für die massenfertigungstaugliche Herstellung von Festelektrolytschichten spielt der Fertigungsprozess eine entscheidende Rolle. In Bezug auf die Anwendung als ionenleitende Membran müssen die Schichten in geringer Dicke und dicht verarbeitet werden können. Dies stellt große Herausforderungen an die Prozesstechnik. Als einzigartiger Raumtemperatur-Sprühprozess hat die Pulver-Aerosol-Deposition (PAD) oder AD das Potenzial, dichte keramische Schichten im Mikrometer-Dickenbereich herzustellen und bietet die Möglichkeit einer skalierbaren Fertigungsmethode zur Herstellung von Festelektrolytmembranen für zukünftige „All-Solid-State“-Batterien. Ausgangspunkt ist ein Pulver des Funktionswerkstoffes, welches als gasgetragenes Aerosol mit hoher Geschwindigkeit auf die zu beschichtende Oberfläche abgeschieden und dabei zu einem stabilen Film verdichtet wird. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die kristallographischen, mikrostrukturellen und elektrochemischen Eigenschaften der ionenleitenden LLZO-Schichten. Festelektrolytschichten können bei Raumtemperatur in einem Dickenbereich von 2–40 μm hergestellt werden. Die elektrochemischen Untersuchungen wurden mittels Impedanzspektroskopie und Polarisationsmessungen durchgeführt. In Halbzellaufbauten kann u.a. die Li+-Leitfähigkeit und Zyklierbarkeit mit Li-Metall-Elektrode nachgewiesen werden. Der Beschichtungsprozess bietet damit grundsätzlich die Möglichkeit zur Herstellung funktionsfähiger ionenleitender Festelektrolytmembranen in einem für die Anwendung relevanten Schichtdickenbereich.

Further data

Item Type: Conference item (Poster)
Refereed: Yes
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: 10 Feb 2020 12:01
Last Modified: 10 Feb 2020 12:01
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/54303