Untersuchungen zur PVD-Herstellung und Lithiierung von Siliziumelektroden für Lithium-Luft-Batterien

Masterarbeit aus dem Jahr 2012 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Energietechnik, Note: 1,3, Universität Bremen (Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung (IFAM)), Veranstaltung: Materialwissenschaften & Produktionstechnik, Sprache: Deutsch, Abstract: In der vorliegenden Arbeit wurden physikalisch abgeschiedene Dünnschicht-Elektroden aus Silizium untersucht. Am Dünnschicht-Modellsystem wurden umfassende elektrochemische Versuche durchgeführt und das Materialverhalten charakterisiert. Es wurden Degradationseffekte identifiziert und damit Ansätze zur Verbesserung der Lebensdauer der Siliziumelektroden gegeben. Die externe Lithiierung durch thermisches Verdampfen wurde am Dünnschicht-Modellsystem erfolgreich durchgeführt, eingehend studiert und auf Dickschichtelektroden übertragen. Weiterhin wurde ein Alternativprozess zur simultanen Herstellung von lithiierten Silizium-Dünnschichtelektroden vorgestellt und durchgeführt. In this study, sputtered thin-film silicon-electrodes were evaluated. On this thin-film model system were performed comprehensive electrochemical experiments for the characterization of the materials behavior. The degradation effects have been identified and thus offer attempts for future improvement in the lifetime of silicon electrodes. Prelithiation by thermal evaporation of thin-film silicon electrodes was performed successfully, studied in detail and applied to thick-film electrodes. Furthermore, an alternative process for simultaneous physical lithiation and sputtering of silicon were presented and performed.