Der Blätterkatalog benötigt Javascript.
Bitte aktivieren Sie Javascript in Ihren Browser-Einstellungen.
The Blätterkatalog requires Javascript.
Please activate Javascript in your browser settings.
38 1-2 2021 www labo de Was passiert in einer Batterie auf mikroskopischer Ebene während des Ladens und Entladens? Ein neues Verfahren um diese bislang kaum zugänglichen Vorgänge live zu beobachten hat ein Wissenschaftlerteam um Prof Dr Gunther Wittstock vom Institut für Chemie der Universität Oldenburg vorgestellt Diese Methode könnte dazu beitragen schneller geeignete Materialien für neuartige Batterien zu finden so der Forscher Ziel sei es umweltfreundlichere Energiespeicher mit längerer Lebensdauer und höherer Leistungsdichte zu entwickeln Zu dem Team gehören auch Wissenschaftler des Batterieforschungszentrums MEET Münster Electrochemical Energy Technology der Universität Münster In vielen modernen Batterien und wiederaufladbaren Akkus ist Lithium ein wichtiger Bestandteil der Anode Auf deren Oberfläche bilden sich während des Betriebs hauchdünne Filme die sowohl Elektrode als auch Batterieflüssigkeit vor Zersetzung schützen Das Team entwickelte nun ein Messprinzip um während des Batteriebetriebs örtlich hochauflösende Informationen über die Oberfläche metallischer Lithium-Elektroden zu erhalten Als Analyseverfahren verwendeten die Forscher die sogenannte elektrochemische Rastermikroskopie englisch scanning electrochemical microscopy kurz SECM Dabei wird eine Messsonde schrittweise über die Oberfläche einer Probe bewegt um chemische Informationen im Abstand von wenigen Mikrometern zu sammeln Eine Software übersetzt die Messdaten in ein farbiges Bild Indem wir diesen Vorgang mehrmals wiederholen können wir Veränderungen auf der Probenoberfläche wie in einem Daumenkino verfolgen berichtet Wittstock Bastian Krueger Mitarbeiter in Wittstocks Arbeitsgruppe Physikalische Chemie entwickelte in seiner Doktorarbeit eine spezielle Messzelle in der die Versuchsbedingungen wie etwa die Stromstärke im Wesentlichen denen in einer echten Batterie entsprachen Der Chemiker testete verschiedene mit 3D-Druckern und CNC-Mikrofräsen hergestellte Zellaufbauten Luis Balboa ebenfalls Doktorand in der Arbeitsgruppe führte Computersimulationen durch um die Zellgeometrie zu optimieren und realistische Versuchsbedingungen herzustellen Das Team aus Münster steuerte Referenzproben bei Auf diese Weise gelang es den Wissenschaftlern die Prozesse auf der Lithium-Anode mit besonders hoher Genauigkeit zu untersuchen Die Forscher beobachteten wie sich dort bei hohen Ladegeschwindigkeiten Lithium aus der Batterieflüssigkeit absetzte Aus solchen lokal verstärkten Abscheidungen können sich so genannte Dendrite bilden sich verzweigende Fortsätze aus Lithium auf der Elektrode Diese Gebilde begrenzen die Lebensdauer von Batterien und können im Extremfall zu ihrer Zerstörung führen Der Durchbruch unserer Studie besteht darin dass wir erstmals derartige Prozesse bei realistischen Stromdichten direkt in der Messapparatur ausführen und ihre Auswirkungen bildlich verfolgen konnten betont Wittstock Das Verfahren sei auch für andere Typen von Elektroden geeignet Langfristiges Ziel sei es mit Hilfe der elektrochemischen Rastermikroskopie zu untersuchen wie unterschiedliche Vorbehandlungsschritte das Wachstum der Grenzschicht auf den Elektroden beeinflussen Originalpublikation Bastian Krueger et al Solid Electrolyte Interphase Evolution on Lithium Metal Electrodes Followed by Scanning Electrochemical Microscopy Under Realistic Battery Cycling Current Densities ChemElectroChem doi 10 1002 celc 202000441 Quelle Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg Blick ins Innere einer Batterie In einer selbst entwickelten Messzelle untersuchte das Oldenburger Team Lithium-Elektroden mit der elektrochemischen Rastermikroskopie Bild Bastian Krueger