Studien zur elektrochemischen Energiespeicherung in nanoskaligen anorganischen Materialien

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Ziel des Projekts ist die Evaluierung von neuartigen nanostrukturierten monodispersen und mesoporösen Metalloxiden (TiO2) oder Nanokompositsystemen (C/TiO2, Me/TiO2, LixTiOy) für Anwendungen in der elektrochemischen Energiespeicherung, insbesondere für den Einsatz als Aktivmaterialien in Lithium-Ionen-Batterien. Nanostrukturierte oxidische Materialien bieten erhebliche Innovationspotentiale für neue leistungsfähigere Energiespeichersysteme. Potentielle Vorteile nanostrukturierter Systeme sind: a) sehr viel kürzere Transportlängen sowohl für elektronischen als auch für Li+ Transport, was höhere Lade/Entladeleistungen und/oder den Einsatz neuer Materialien mit intrinsisch schlechterer elektronischer oder ionischer Leitfähigkeit ermöglicht, (b) größere Kontaktfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt, was zu höheren Lade/Entladeleistungen führt, c) Verminderung von Spannungen im Elektrodenverbund, die durch Volumenänderungen während der Lithiuminsertion/exsertion entstehen, was sich vorteilhaft auf die Zyklen- und Langzeitstabilität auswirkt, d) Anomalien in Nanomaterialien, die neue Reaktionspfade ermöglichen.Wegen ihrer intrinsischen Sicherheit und chemischen Kompatibilität mit den verwendeten organischen Elektrolyten sind gerade Materialien auf der Basis von Titanoxiden, sowohl Lithiumtitanate als auch die Polymorphen von Titandioxid sehr attraktive Kandidaten für den Einsatz als Aktivmaterialien sowohl in Lithium-Ionen-Batterien als auch in Hybrid/Superkondensatoren.Ziel dieses Teilprojekts ist ein besseres Verständnis der Korrelationen zwischen Partikelgröße, Morphologie und Struktur von nanostrukturierten monodispersen und mesoporösen Metalloxiden (TiO2) oder Nanokompositsystemen (C/TiO2, Me/TiO2, LixTiOy) und der elektrochemischen Lithiuminsertions/exsertionsprozesse. Ein Hauptfokus dieses Teilprojekts liegt auf Untersuchungen zur reversiblen Lithiuminsertion in Kompositmaterialien aus TiO2 und metallischen Phasen.