Dezember 2013

Die Festelektrolyt-Zwischenphase (SEI, solid electrolyte interphase) ist ein passivierender Oberflächenfilm auf Elektroden in Batteriesystemen. Die Aufklärung des Aufbaus dieser Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt ist nicht trivial und nur über oberflächensensitive Methoden wie Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS/ESCA) und Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) zugänglich. Im oberen Bild sind die XPS-Tiefenprofile einiger charakteristischer Elemente gezeigt. Die Messung wurde an der Oberfläche einer Lithiumfolie durchgeführt, die 24 Stunden in einer Elektrolytmischung aus 1 M LiTFSI (Lithium-bis(trifluoromethansulfonyl)imid) in DOL (1,3-Dioxolan) gelagert worden war. Anhand der Bindungsenergien aus den XPS-Spektren können diejenigen Spezies identifiziert werden, die die SEI aufbauen, und auf diese Weise kann ein Oberflächenmodell dieser lithiumionenleitenden Zwischenschicht aufgestellt werden (vgl. unteres Bild). Ein Großteil der SEI besteht demnach aus einer Lithiumoxidschicht, die an eine Schicht aus Lithiumfluorid grenzt. Die unmittelbar in Kontakt zum Elektrolyten stehende Deckschicht der SEI besteht dagegen überwiegend aus organischen Bestandteilen wie Alkoholaten, Carbonaten und dem daraus gebildeten Carbid. (Bild eingereicht von Carsten Fiedler.)