Sophia Brauksiepe

 

Sol-Gel Synthese von granatartigem Tantal-substituiertem Li7La3Zr2O12

Schematische Darstellung eines citratbasierten Sol-Gel Prozesses Urheberrecht: Sophia Brauksiepe Schematische Darstellung eines citratbasierten Sol-Gel Prozesses

Die Nutzung von Festkörperelektrolyten kann die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien verbessern im Vergleich zu den derzeit verwendeten Batterien mit Flüssigelektrolyten in Bezug auf Entflammbarkeit und Toxizität. Festkörperlelektrolyte können bei hohen Temperaturen und Spannungen betrieben werden, allerdings ist die Lithium-Ionen-Leitfähigkeit bei Raumtemperatur niedriger als bei Flüssigelektrolyten.

Im Vergleich zu anderen Lithium-Ionen-leitenden Keramiken verfügt Li7La3Zr2O12 (LLZ) über ein großes elektrochemisches Stabilitätsfenster und ist stabil gegenüber Lithium-Metall. Die tetragonale LLZ Phase kann durch Substitution von Metall-Kationen wie Tantal in die kubische Phase umgewandelt werden, welche über eine Lithium-Ionen-Leitfähigkeit von 10-4 S cm-1 verfügt.

Die Festkörpersynthese von Tantal substituiertem LLZ (TaLLZ) bedingt Kalzinierungstemperaturen von 1150 °C. Im Gegensatz dazu stellt die Sol-Gel Synthese eine energieeffizientere Methode dar, da Temperaturen von ca. 900°C ausreichend sind. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Syntheseparameter der Sol-Gel-Synthese von TaLLZ untersucht und optimiert. Kristallstruktur und Partikelmorphologie des TaLLZ werden mittels Röntgenbeugung und Elektronenmikroskopie charakterisiert.

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