Ultraslow Li Transport on the Nanometer Scale

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Das Ziel dieses Teilprojektes ist die Untersuchung langsamer Li Selbstdiffusionsprozesse mit Diffusionskoeffizienten zwischen 10-15 und 10-25 m2/s an den Modellsubstanzen LiXO3 und Li3XO4 (X = Nb, Ta). Im Rahmen eines Gesamtverständnisses sollen diese Prozesse von den primär untersuchten schnellen Prozessen in Li Ionenleitern abgegrenzt werden und ihr Einfluss auf die strukturelle Stabilität der Materialien erforscht werden. Im Besonderen gilt es, den Einfluss struktureller Ordnung auf die Diffusion durch Untersuchungen an einkristallinen, polykristallinen, nanokristallinen und amorphen Verbindungen der gleichen chemischen Zusammensetzung zu ermitteln. Die Experimente werden mit makroskopischen Tracermethoden (Sekundärionen-Massenspektrometrie und Neutronenreflektometrie) in Kombination mit Isotop-Heterostrukturen durchgeführt. Die Möglichkeit, mit Neutronenreflektometrie Diffusionslängen von 1 nm zu detektieren, erlaubt erstmals den direkten Vergleich mit mikroskopischen Methoden, hier der Spin-Alignment-Echo-NMR-Spektroskopie auf der gleichen Längenskala. Weiterhin sollen ergänzend die NMR-Relaxometrie und die Impedanzspektroskopie eingesetzt werden. Die Arbeiten sollen insgesamt zu einem besseren Verständnis des atomaren Transports in Li haltigen Verbindungen in verschiedenen strukturellen Zuständen, auf verschiedenen Längen- und Zeitskalen und mit verschiedenen analytischen Methoden beitragen.