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Nanostructuring and nanohybridization concepts for improved lithium-ion battery electrodes
Lithium-Ionen-Batterien (LIB) stellen die derzeit wichtigste Technologie zur elektrochemischen Energiespeicherung dar. In den ersten kommerziell erhältlichen LIB wurde Graphit als negative Elektrode, und Lithium-Kobalt(III)oxid (LCO) als positive Elektrode verwendet. Auch heutzutage haben LIB bestehend aus diesen beiden Materialien noch immer den höchsten Marktanteil, trotz gewisser Nachteile wie beispielsweise geringe spezifische Kapazitäten und unzureichende Laderaten. Dies hat zur Folge, dass deren Einsatz in den immer wichtiger werdenden Anwendungsfeldern Elektromobilität und Batterie-Speicherkraftwerke begrenzt ist. Um die Leistungsfähigkeit von LIB zu steigern und somit auch Verbesserungen in den genannten Gebieten zu erzielen, wurden in den letzten Jahren verschiedene Strategien untersucht. Der am häufigste verfolgte Ansatz ist hierbei, die etablierten Aktivmaterialien durch jene mit einer weiterentwickelten Chemie der Ladungsspeicherung und folglich höheren spezifischen Kapazitäten zu ersetzen. Das Potential dieser Strategie wird in dieser Arbeit beispielsweise anhand von Zinn(IV)oxid gezeigt, welches insbesondere aufgrund seiner sehr hohen theoretischen Kapazität eine interessante Alternative zu Graphit darstellt. Diese hohe Kapazität kann jedoch nur im Falle von nanometergroßen Zinnoxid Partikeln erreicht werden, da nur dann die entsprechenden Lithiierungs- und Delithiierungsreaktionen vollständig reversibel ablaufen. Zudem ermöglicht die Nanoskalierung des Aktivmaterials kürzere Li+ Diffusionswege, wodurch eine Verbesserung der Lithiierungs- und Delithiierungskinetiken erzielt werden kann. Diese Strategie eignet sich, wie in dieser Arbeit gezeigt, auch um andere Anoden- und Kathodenmaterialien wie LiCoO2 und Li(NixCoyMnz)O2 weiterzuentwickeln. Um die elektrochemische Leistungsfähigkeit zusätzlich zu verbessern, ist neben der Steuerung der Partikelgröße des Aktivmaterials die Herstellung von Verbundmaterialien von Vorteil. Diese Verbundmaterialien setzen sich aus dem Aktivmaterial und leitfähigen ...
Nanostructuring and nanohybridization concepts for improved lithium-ion battery electrodes
Lithium-Ionen-Batterien (LIB) stellen die derzeit wichtigste Technologie zur elektrochemischen Energiespeicherung dar. In den ersten kommerziell erhältlichen LIB wurde Graphit als negative Elektrode, und Lithium-Kobalt(III)oxid (LCO) als positive Elektrode verwendet. Auch heutzutage haben LIB bestehend aus diesen beiden Materialien noch immer den höchsten Marktanteil, trotz gewisser Nachteile wie beispielsweise geringe spezifische Kapazitäten und unzureichende Laderaten. Dies hat zur Folge, dass deren Einsatz in den immer wichtiger werdenden Anwendungsfeldern Elektromobilität und Batterie-Speicherkraftwerke begrenzt ist. Um die Leistungsfähigkeit von LIB zu steigern und somit auch Verbesserungen in den genannten Gebieten zu erzielen, wurden in den letzten Jahren verschiedene Strategien untersucht. Der am häufigste verfolgte Ansatz ist hierbei, die etablierten Aktivmaterialien durch jene mit einer weiterentwickelten Chemie der Ladungsspeicherung und folglich höheren spezifischen Kapazitäten zu ersetzen. Das Potential dieser Strategie wird in dieser Arbeit beispielsweise anhand von Zinn(IV)oxid gezeigt, welches insbesondere aufgrund seiner sehr hohen theoretischen Kapazität eine interessante Alternative zu Graphit darstellt. Diese hohe Kapazität kann jedoch nur im Falle von nanometergroßen Zinnoxid Partikeln erreicht werden, da nur dann die entsprechenden Lithiierungs- und Delithiierungsreaktionen vollständig reversibel ablaufen. Zudem ermöglicht die Nanoskalierung des Aktivmaterials kürzere Li+ Diffusionswege, wodurch eine Verbesserung der Lithiierungs- und Delithiierungskinetiken erzielt werden kann. Diese Strategie eignet sich, wie in dieser Arbeit gezeigt, auch um andere Anoden- und Kathodenmaterialien wie LiCoO2 und Li(NixCoyMnz)O2 weiterzuentwickeln. Um die elektrochemische Leistungsfähigkeit zusätzlich zu verbessern, ist neben der Steuerung der Partikelgröße des Aktivmaterials die Herstellung von Verbundmaterialien von Vorteil. Diese Verbundmaterialien setzen sich aus dem Aktivmaterial und leitfähigen ...
Nanostructuring and nanohybridization concepts for improved lithium-ion battery electrodes
Zoller, Florian (author) / Fattakhova-Rohlfing, Dina
2021-07-08
Theses
Electronic Resource
English
New Coatings by Nanostructuring
| British Library Online Contents | 1999
Handbook of mechanical nanostructuring
| UB Braunschweig | 2015
| British Library Online Contents | 2003
Nanostructuring greatly improves thermoelectric material:Energy
| British Library Online Contents | 2008
Hematite nanostructuring using electrohydrodynamic lithography
| British Library Online Contents | 2014