Zukünftiges Material für Lithiumionen-Akkumulatoren?
WissenschaftlerInnen des Instituts für Mikrosystemtechnik (IMTEK), Professur für Nanotechnologie von Prof. Margit Zacharias, und des Instituts für Anorganische und Analytische Chemie (IAAC) der Universität Freiburg haben in Kooperation mit dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) mikrostrukturell die Veränderung aktiver Anodenheterostrukturen für Lithiumionen-Akkumulatoren am Beispiel von SnO2/ZnO core/shell Nanodrähten vor und nach der Lade-/Entladezyklierung untersucht. Die Ergebnisse wurden kürzlich in ACS Applied Materials & Interfaces publiziert. Die elektronenmikroskopischen Messungen sind während eines Forschungsaufenthaltes von Jasmin-Clara Bürger in der Arbeitsgruppe von Prof. Frances M. Ross am MIT entstanden. Der Forschungsaufenthalt am MIT wurde durch ein Stipendium im Rahmen des Fulbright-Doktorandenprogramms finanziert.
Für eine weitere Verbesserung der Speicherkapazität werden in der Literatur insbesondere heterostrukturierte und nanostrukturierte Anoden diskutiert. Gerade SnO2 und ZnO gelten aufgrund ihrer hohen Speicherkapazität im Vergleich zu der kommerziellen Graphit-Elektrode als vielversprechende Anodenmaterialien in zukünftigen Lithiumionen-Akkumulatoren. Jedoch ist wenig über die mikrostrukturellen Veränderungen der ausgewählten SnO2/ZnO core/shell Nanodrähte durch die elektrochemische Zyklierung bekannt. Dies ist jedoch essentiell für das Verständnis über die Wirkmechanismen und den späteren Erfolg einer solchen Elektrode. Die von den Autoren ausgewählten hochaufgelösten Elektronenmikroskopie-basierten Untersuchungen ermöglichen genaueste Untersuchung der strukturellen und materialwissenschaftlichen Veränderungen vor und nach der elektrochemischen Zyklierung. Im Rahmen der gerade publizierten Veröffentlichung wurde eine verstärkte Partikelbildung für die SnO2/ZnO core/shell Nanodrähte im Vergleich zu unbeschichteten SnO2 Nanodrähten nach der Zyklierung beobachtet und unter Berücksichtigung der möglichen chemischen Reaktionen in diesem Materialsystem diskutiert.
Zum Artikel:
Jasmin-Clara Bürger, Serin Lee, Jan Büttner, Sebastian Gutsch, Maximilian Kolhep, Anna Fischer, Frances M. Ross, and Margit Zacharias. High-Resolution Nanoanalytical Insights into Particle Formation in SnO2/ZnO Core/Shell Nanowire Lithium-Ion Battery Anodes. ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 23, 28387–28397. https://doi.org/10.1021/acsami.3c03025
Kontakt:
Jasmin-Clara Bürger
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Institut für Mikrosystemtechnik- IMTEK
Professur für Nanotechnologie
Georges-Köhler-Allee 103
79110 Freiburg
E-mail: jasmin-clara.buerger@imtek.uni-freiburg.de
Prof. Dr. Margit Zacharias
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Institut für Mikrosystemtechnik- IMTEK
Professur für Nanotechnologie
Georges-Köhler-Allee 103
79110 Freiburg
E-mail: margit.zacharias@imtek.uni-freiburg.de
Prof. Dr. Anna Fischer
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Institut für Anorganische und Analytische Chemie
Albertstrasse 21
79104 Freiburg
E-Mail: anna.fischer@ac.uni-freiburg.de
Kerstin Steiger-Merx
Referentin Marketing/PR
Technische Fakultät
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-8056
E-Mail: steiger-merx@tf.uni-freiburg.de