3D Kompositstrukturen für Hochleistungskathoden und Funktionsanalyse stabilisierender SEI-(solid electrolyte interface)-Schichten

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Entwicklungstendenzen bei Li-Ionenzellen sind die Verwendung von 5V-Kathodenmaterialien sowie von Kathodenmaterialien mit schlechter elektronischer Leitfähigkeit. Große Herausforderungen sind in diesem Zusammenhang die Stabilisierung der Grenzfläche zwischen Kathodenmaterial und Elektrolyt sowie die Herstellung geeigneter Kompositstrukturen.Ziel des Folgeantrags ist die Optimierung und Implementierung von neuen 3D-Hybridstrukturen als Hochleistungskathoden für Li-Ionen Batterien. Hierfür soll die Kathoden/Elektrolyt- Grenzfläche gezielt durch Passivschichten stabilisiert und die Grundlagen für ein Grenzflächendesign erarbeitet werden. Hinsichtlich der Herstellung von 3-D-Kompositstrukturen sollen vor dem Hintergrund der vielversprechenden Ergebnisse in der ersten Förderperiode im Schwerpunkt weiterhin offenporige Schäume oder Nano-Kohlenstoffstrukturen als Trägerstrukturen verwendet und mit sol-gel-Verfahren (Pechini Methode) beschichtet werden. Hierbei sollen vor allem die Hochvolt-Olivine LiMPO4 (M=Mn, Ni) zum Einsatz kommen. Die Erkenntnisse, die bezüglich der Reaktionen an- und der Stabilisierung von Grenzflächen in der ersten Förderperiode gewonnen wurden, sollen in der zweiten Förderperiode weiter anhand von Modellexperimenten vertieft werden. Hierbei sollen Untersuchungen mit dem HREELS einen Schwerpunkt bilden. Dies soll ein gezieltes Grenzflächendesign ermöglichen, das mittels Dünnschichtmethoden (Kathodenzerstäubung, chemische Gasphasenabscheidung, atomare Lagenabscheidung) an Hochvolt-Kompositkathoden umgesetzt werden soll.