Grenzschichtverhalten von Polymerelektrolyten gegenüber Elektrodenmaterialien für zukünftige Hochenergie-Lithium-Ionen-Sekundärbatterien.

Abstract

Festkörperelektrolyte gelten als sichere Alternative zu den derzeit in Lithium-Ionen-Batterien eingesetzten Flüssigelektrolyten. Obwohl die Eigenschaften vieler Festkörperelektrolyte umfangreich untersucht wurden, gibt es in der Literatur bisher kaum Berichte zu ihrem Grenzschichtverhalten an den Elektroden, das entscheidend für die Batteriesicherheit ist. Daher wurden in dieser Arbeit die Grenzschichtreaktionen von Polymerelektrolyten gegenüber potentiellen Elektroden für zukünftige Lithium-Ionen-Batterien mit hoher Energiedichte untersucht. Auf der Anodenseite wurde mit polymerem LiPON ein neuartiges Material entwickelt, dass ein vielversprechendes Ausgangsmaterial für den Aufbau stabiler, schützender Grenzschichten auf Lithiummetall darstellt. Auf der Kathodenseite hingegen konnten neue Elektrolyt- und Grenzschichtreaktionen identifiziert sowie die Bedeutung von Sauerstofffreisetzungen aus entladenem Kathodenmaterial auf die thermische Sicherheit von Polymerelektrolyten gezeigt werden. Die im Rahmen dieser Arbeit beschriebenen Grenzschichtreaktionen können in Zukunft verwendet werden, um die Sicherheit von Festkörperelektrolyten in Lithium-Ionen-Batterien zu verbessern.