Preview

PDF, German Download (69MB) | Terms of use

Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden potenzielle Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien hinsichtlich ihrer physikalischen und elektrochemischen Eigenschaften untersucht. Dabei im Vordergrund steht der Zusammenhang von Partikelgröße, Morphologie, Funktionalisierung und elektrochemischen Eigenschaften. In diesem Kontext wurden das Interkalationsmaterial Li3VO4, die konversionsbasierten Übergangmetalloxide MoO2, V2O3, CoFe2O4 und Mn3O4 sowie ZnO als Vertreter der legierungsbildenden Materialien untersucht. Die physikalische Charakterisierung der Ausgangsmaterialien und elektrochemisch zyklierter Proben erfolgte mittels Röntgendiffraktometrie, Rasterelektronenmikroskopie und Magnetisierungsmessungen. Als elektrochemische Messmethoden kamen die zyklische Voltammetrie und galvanostatische Zyklierung zum Einsatz. Die vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass durch morphologische Modifikation sowie den Verbund mit Kohlenstoff Einfluss die elektrochemischen Eigenschaften signifikant verbessert werden können. So weisen im Fall von Li3VO4 und MoO2 kleinere Partikel höhere elektrochemische Aktivitäten auf. Die pseudo-kapazitive Ladungsspeicherung, die für hierarchisch strukturierte V2O3/C-Mikrosphären beobachtet wird, erlaubt auch bei hohen Laderaten eine gute Leistung. Im Fall der Komposite mit Kohlenstoffhohlkugeln und -nanoröhren führen die Beiträge der Übergangsmetalloxide zu höheren spezifischen Kapazitäten. Zudem erweist sich die Einkapselung von CoFe2O4 in Kohlenstoffnanoröhren als erfolgreiche Strategie, um den negativen Auswirkungen der Konversionsprozesse auf die Zyklenstabilität entgegenzuwirken.