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Artikelaktionen

AG Prof. Dr. Jürgen Janek

Physikalische Festkörperchemie - Festkörperionik und Elektrochemie
Willkommen auf unseren Seiten!
AG Janek 2018

 

Die AG Janek erforscht physikalisch-chemische Grundlagen von Festkörperprozessen, die für moderne Energie- und Grenzflächentechnologien wichtig sind.

 

 

Aktuelle Veröffentlichungen

Towards zinc-oxygen batteries with enhanced cycling stability: The benefit of anion-exchange ionomer for zinc sponge anodes
D. Stock, S. Dongmo, K. Miyazaki, T. Abe, J. Janek, D. Schröder, J. Power Sources 395 (2018) 195-204; find paper here

 

Degradation Mechanisms at the Li10GeP2S12/LiCoO2 Cathode Interface in an All-Solid-State Lithium-Ion Battery
W. Zhang, F. H. Richter, S. P. Culver, T. Leichtweiss, J. G. Lozano, C. Dietrich, P. G. Bruce, W. G. Zeier, J. Janek, ACS Appl. Mater. Interfaces (2018); find paper here

 

Structural analysis and electrical characterization of cation-substituted lithium ion conductors Li1-xTi1-xMxOPO4 (M = Nb, Ta, Sb)
P. Hofmann, J. Ariai, A. Zaichenko, J. Janek, D. Mollenhauer, W. G. Zeier, J. Solid State Ionics 319C (2018) 170-179; find paper here

 

Homogeneous Coating with an Anion-Exchange Ionomer Improves the Cycling Stability of Secondary Batteries with Zinc Anodes
D. Stock, S. Dongmo, F. Walther, J. Sann, J. Janek , and D. Schröder, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018; find paper here

 

Synthesis and characterization of polyphosphazene electrolytes including cyclic ether side groups
C. Fiedler, B. Luerssen, B. Lucht, J. Janek, J. Power Sources 384 (2018) 165-171; find paper here

Bild des Monats Februar 2019

Hier finden Sie wechselnde Einblicke in die AG Janek. Eine vergrößerte Darstellung aller bisher erschienenen Bilder finden sie hier.

Angetrieben vom Interesse an leistungsstarken und sicheren Lösungen zur Energiespeicherung rückten in den letzten Jahren vermehrt Feststoffbatterien in den Fokus von Forschung und Entwicklung. Obwohl moderne sulfidische Lithiumionenleiter Leitfähigkeiten aufweisen, die mit den weit verbreiteten flüssigen Elektrolyten vergleichbar sind, ist die chemische Stabilität dieser Thiophosphate problematisch. Weniger leitfähige oxidische Elektrolyte zeigen hingegen eine überlegene Stabilität im Kontakt zu den Elektrodenmaterialien.Obwohl die symbiotische Kombination von Materialien zu Verbundwerkstoffen für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt wird, stellen Verbundelektrolyte ein in der Forschung vergleichsweise unbearbeitetes Feld dar. Angesichts der individuellen Vorteile der großen Anzahl an bekannten Festelektrolyten erscheint ein solcher Kompositseparator allerdings vielversprechend. Maßgebliche Kennzahl für Separatoren in elektrochemischen Zellen ist deren ionische Leitfähigkeit. In einem ersten Schritt wurde deshalb der Grenzflächenwiderstand zwischen unterschiedlichen Festelektrolyten untersucht. Während das einfache uniaxiale Pressen von Feststoffen nur zu einem unzureichenden Kontakt und daher hohen Grenzflächenwiderständen führt (obere Abbildung), kann die Kontaktfläche zwischen den Komponenten durch die Abscheidung einer Elektrolytschicht über Laserdeposition (PLD – pulsed laser deposition) vergrößert werden.In dieser Arbeit wurde der Einfluss der Oberflächenbehandlung des Oxids Li7La3Zr2O12 (LLZO) auf den resultierenden Grenzflächenwiderstand gegenüber einem Thiophosphatelektrolyten untersucht. LLZO ist bekannt dafür, auf seiner Oberfläche eine Passivierungsschicht auszubilden, die den Ladungstransfer erschwert. Durch Impedanzspektroskopie konnte der Beitrag der Grenzfläche aufgelöst werden. Das Polieren der Oberfläche führt zu einem Grenzflächenwiderstand von 7 Ω∙cm2 bei Raumtemperatur, während das Heizen der Probe den Ladungstransfer erschwert. Neben einer detaillierteren Analyse der sich entwickelnden Grenzphase wird in den nächsten Schritten ein Doppelschicht-Elektrolyt in eine Feststoffbatterie integriert. (Bild eingereicht von Georg Dewald.)

Angetrieben vom Interesse an leistungsstarken und sicheren Lösungen zur Energiespeicherung rückten in den letzten Jahren vermehrt Feststoffbatterien in den Fokus von Forschung und Entwicklung. Obwohl moderne sulfidische Lithiumionenleiter Leitfähigkeiten aufweisen, die mit den weit verbreiteten flüssigen Elektrolyten vergleichbar sind, ist die chemische Stabilität dieser Thiophosphate problematisch. Weniger leitfähige oxidische Elektrolyte zeigen hingegen eine überlegene Stabilität im Kontakt zu den Elektrodenmaterialien.

Obwohl die symbiotische Kombination von Materialien zu Verbundwerkstoffen für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt wird, stellen Verbundelektrolyte ein in der Forschung vergleichsweise unbearbeitetes Feld dar. Angesichts der individuellen Vorteile der großen Anzahl an bekannten Festelektrolyten erscheint ein solcher Kompositseparator allerdings vielversprechend. Maßgebliche Kennzahl für Separatoren in elektrochemischen Zellen ist deren ionische Leitfähigkeit. In einem ersten Schritt wurde deshalb der Grenzflächenwiderstand zwischen unterschiedlichen Festelektrolyten untersucht. Während das einfache uniaxiale Pressen von Feststoffen nur zu einem unzureichenden Kontakt und daher hohen Grenzflächenwiderständen führt (obere Abbildung), kann die Kontaktfläche zwischen den Komponenten durch die Abscheidung einer Elektrolytschicht über Laserdeposition (PLD – pulsed laser deposition) vergrößert werden.

In dieser Arbeit wurde der Einfluss der Oberflächenbehandlung des Oxids Li7La3Zr2O12 (LLZO) auf den resultierenden Grenzflächenwiderstand gegenüber einem Thiophosphatelektrolyten untersucht. LLZO ist bekannt dafür, auf seiner Oberfläche eine Passivierungsschicht auszubilden, die den Ladungstransfer erschwert. Durch Impedanzspektroskopie konnte der Beitrag der Grenzfläche aufgelöst werden. Das Polieren der Oberfläche führt zu einem Grenzflächenwiderstand von 7 Ω∙cm2 bei Raumtemperatur, während das Heizen der Probe den Ladungstransfer erschwert. Neben einer detaillierteren Analyse der sich entwickelnden Grenzphase wird in den nächsten Schritten ein Doppelschicht-Elektrolyt in eine Feststoffbatterie integriert. (Bild eingereicht von Georg Dewald.)

Netzwerke, in denen die AG Janek vertreten ist:
Logo BASF BASF Forschungsnetzwerk "Elektrochemie und Batterien"

"Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen In Automobilen Anwendungen"

BMBF-Projekt FELIZIA

"Festelektrolyte als Enabler für Lithium-Zellen In Automobilen Anwendungen"

BMBF Logo

BMBF-Projekt BenchBatt

"Benchmarking und Evaluation der Leistungsfähigkeit und Kosten von Hochenergie- und Hochvolt-Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu Post-Lithium-Ionen-Technologien"

BMBF-Projekt Zisabi

BMBF-Projekt Zisabi

"Zink-Sauerstoff-Batterien mit Ionenaustausch-Membran als Post-Lithiumionen-Technologie"

LOGO BMEL

BMEL-Projekt FOREST

Neuartige Lignin-basierte Elektrolyte für den Einsatz in Redox-Flow-Batterien - Future Organic Electrolyte for Energy Storage

BMBF-Projekt MeLuBatt

BMBF-Projekt MeLuBatt

 "Frischer Wind für Metall/Luftsauerstoff-Batterien:

Was man von Lithium-Ionen-Batterien lernen kann"

German Israeli Battery School

German Israeli Battery School