Oberflächenspektroskopische Untersuchungen der Elektrode-Elektrolyt- Grenzfläche in Lithium-Ionen-Batterien
Späth, Thomas - Technische Universität Darmstadt (2018)
In der vorliegenden Arbeit werden die Reaktionsschichten zwischen Elektrode und Elektrolyt (SEI) in Lithium-Ionen-Batterien untersucht. Hierzu wurden Lithiumcobaltoxid als Kathodenmaterial und lithiiertes Silizium als Anodenmaterial mittels Kathodenzerstäubung und thermischem Verdampfen hergestellt. Auf diese Schichten wurden für Batterieelektrolyte typische Lösungsmittel bei tiefen Temperaturen adsorbiert und mittels Photoelektronenspektroskopie (XPS) und hochauflösender Elektronenenergieverlustspektroskopie (HRRELS) untersucht. Dies ermöglicht die Bestimmung der Zersetzungs- und Reaktionsprodukte des Lösungsmittels sowie der elektronischen Bandanpassung an der Grenzfläche.
Anhand dieser Modellexperimente wird ein detaillierteres Verständnis der SEI-Bildung erlangt. Hierbei werden die Reaktionsprodukte der verschiedenen Lösungsmittel identifiziert und der Transfer von Elektronen und Lithium-Ionen diskutiert. Anhand dieser Daten kann die Reaktivität an der Grenzfläche bestimmt werden und es können Informationen über die Wechselwirkung zwischen Elektrode und Lösungsmittel gewonnen werden.