Anodenmaterialien für wiederaufladbare Lithium- und Natrium-Batterien

 

Lithium-Ionen-Batterien zählen zurzeit zu den am stärksten etablierten Systemen im Bereich der wiederaufladbaren elektrochemischen Energiespeicher. Dieser Typ Batterie beinhaltet zumeist Anoden aus Graphit, welcher eine vergleichsweise begrenzte theoretische spezifische Kapazität von 372 mAh/g aufweist.

Zukünftige Kathodenmaterialien (beispielsweise Nickel-Mangan-Cobaltoxid) und neue Speicherkonzepte, wie das Lithium-Schwefel-System benötigen jedoch deutlich höhere Anodenkapazitäten um praktisch anwendbare Zellaufbauten realisieren zu können. Daher ist die Entwicklung neuartiger, noch leistungsfähigerer Anodenmaterialien bedeutsam, wobei gleichzeitig Wechselwirkungen mit anderen Zellbestandteilen wie Separator oder Elektrolyt mit betrachtet werden müssen.

Unsere Gruppe untersucht und entwickelt neue Anodenmaterialien für wiederaufladbare Lithium- und Natrium-Batterien. Um die Kapazitäten zu übertreffen, die bei der Verwendung von konventionellem Graphit realisierbar sind, untersuchen wir vor allem Konversionsmaterialien und neue Legierungen. Der Fokus liegt hier auf Silizium- und Antimonlegierungen, sowie Metalloxiden zur Lithium- und Natriumionenspeicherung. Im Besonderen werden Nanostrukturen und Kompositen mit hierarchischem Aufbau, welche sowohl durch „top-down“- als auch durch „bottom-up“-Ansätze zugänglich sind, betrachtet.

 

 

Kontaktperson:

Dr. Lars Giebeler

l.giebeler(@t)ifw-dresden.de

 

Publikationen:

T. Jaumann, J. Balach, M. Klose, S. Oswald, U. Langklotz, A. Michaelis, J. Eckert, L. Giebeler: SEI-component formation on sub 5 nm sized silicon nanoparticles in Li-ion batteries: the role of electrode preparation, FEC addition and binders, Physical Chemistry Chemical Physics 17 (2015) Nr. 38, S. 24956-24967 URL

T. Jaumann,  M. Herklotz,  M. Klose,  K. Pinkert,  S. Oswald,  J. Eckert, L. Giebeler: Tailoring hollow Silicon-Carbon nanocomposites as high-performance anodes in secondary Lithium-based batteries through economical chemistry, Chemistry of Materials 27 (2015), S. 37-43 URL

M.L. Martine, G. Parzych, F. Thoss, L. Giebeler, J. Eckert: Na-Sb-Sn ternary phase diagram at room temperature for potential anode materials in sodium-ion batteries, Solid State Ionics 268 (2014), S. 261-264 URL

F. Thoss, L. Giebeler, K. Weisser, J. Feller, J. Eckert: Preparation and cycling performance of Iron or Iron Oxide containing amorphous Al-Li alloys as electrodes, Inorganics 2 (2014), S. 674-682 URL

D. Wadewitz, W. Gruner, M. Herklotz, M. Klose, L. Giebeler, A. Voss, J. Thomas, T. Gemming, J. Eckert, H. Ehrenberg: Investigation of copper-cobalt-oxides as model systems for composite interactions in conversion-type electrodes for Lithium-Ion batteries, Journal of the Electrochemical Society 160 (2013) Nr. 8, S. A1333-A1339 URL