Kinetics of Li intercalation at amorphous silicon electrodes

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Lithium-Ionen-Batterien befinden sich als wiederaufladbare Energiequellen für transportable elektronische Geräte großmaßstäblich in Gebrauch und werden zudem kontinuierlich weiterentwickelt. Es zeichnet sich ab, dass sie im Transportwesen künftig ebenfalls eine zentrale Rolle spielen werden. Kinetische Prozesse an den Elektroden während des Lade- und Entladevorgangs spielen dabei eine Schlüsselrolle für ein grundlegendes Verständnis und auch für die Optimierung dieser Batterien. Im vorliegenden Projekt planen wir eine Untersuchung der Interkalation von Lithium in negative Elektroden anhand des Modellsystems amorphes Silizium. Hierzu soll In-situ-Neutronenstreuung in Kombination mit elektrochemischen Methoden (zyklische Voltammetrie, Impedanzspektroskopie, Quartz-Kristall-Mikrowaage) eingesetzt werden. Zudem sollen Tracerdiffusionskoeffizienten (stabile Isotope) und chemische Diffusionskoeffizienten mit Sekundärionen-Massenspektrometrie bestimmt werden. Aus den komplementären Ergebnissen erwarten wir ein umfassendes Bild der kinetischen Prozesse an negativen Elektroden, welches durch existierende Reaktions-Diffusions-Modelle oder modifizierte alternative Modelle bestätigt werden soll.