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Powder Aerosol Deposition of Li7La3Zr2O12 for All-Solid-State-Batteries : Electrochemical Investigation of Electrolyte and Interface Properties

Title data

Sun, Yanyan:
Powder Aerosol Deposition of Li7La3Zr2O12 for All-Solid-State-Batteries : Electrochemical Investigation of Electrolyte and Interface Properties.
Bayreuth , 2020
(Master's, 2020, Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien)

Abstract in another language

Li7La3Zr2O12 (LLZO) als Festkörperelektrolyt ist für die Anwendung in künftigen lithiumbasierenden Festkörperbatterien geeignet. Durch den Ersatz von entflammbaren anorganischen Flüssigelektrolyten kann insbesondere die Sicherheit gesteigert und die Energiedichte bei der Verwendung von metallischem Lithium als Anodenmaterial erhöht werden. Im Zentrum der Arbeit stand das über die Mischoxidroute synthetisierte LLZO Pulver, welches durch Dotierung mit Aluminium und Tantal optimiert wurde. Die LLZO-Schichten wurden mittels aerosolbasierter Kaltabscheidung (engl.: Powder Aerosol Deposition Method, kurz: PADM) auf Kupfersubstraten hergestellt, wobei homogene Festelektrolytschichten mit einer Schichtdicke von bis zu 30 µm erzielt werden. Durch das Polieren der LLZO-Oberflächen wurde die Rauheit deutlich gesenkt. Der Schwerpunkt der Arbeit lagt auf der elektrochemischen Charakterisierung der Halbzellen aus Lithium-Anode und LLZO-Elektrolyt, wobei Impedanzmessungen von Raumtemperatur bis ca. 70 °C durchgeführt und die Zellen bei 70 °C zykliert wurden. Die Gesamtwiderstand der Halbzelle mit LLZO-Festelektrolyt im direkt abgeschiedenen Zustand bei Raumtemperatur ist verglichen mit Literaturwerten zunächst signifikant erhöht, ebenso auch die Aktivierungsenergie. Um die elektrochemischen Eigenschaften zu verbessern, wurden zum einen die LLZO-Schicht wärmebehandelt und zum anderen Grenzflächenmodifikationen der Zelle durchgeführt. Im Zuge der Arbeit wurden effektive Leitfähigkeiten von 3⋅10-5 S cm-1 bei Raumtemperatur bei einer Aktivierungsenergie von 0,38 eV und maximale Stromdichten von bis zu 1000 µA cm-2 erreicht.

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: 07 Oct 2020 11:22
Last Modified: 07 Oct 2020 11:22
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/58020