Dezember 2017

Zur Realisierung der großtechnischen Anwendung von “Next Generation“-Batteriesystemen müssen verschiedene Probleme gelöst werden. Hierzu zählen im Fall von Feststoffbatterien beispielsweise Kapazitätsverluste und geringe Zyklenlebensdauern. In diesem Zusammenhang ist es essentiell, Degradationsmechanismen aufzuklären, um eine hohe Zellperformance zu ermöglichen. Untersuchungen zur Grenzfläche zwischen der Kathode und dem Elektrolyten basieren typischerweise auf elektrochemischen Untersuchungen, Beugungsmethoden, Mikroskopie und computerunterstützter Simulation. Die Möglichkeiten analytischer Messmethoden wie der Flugzeitmassenspektrometrie (ToF-SIMS) werden jedoch häufig nicht vollständig ausgeschöpft. In der Abbildung sind 3D-Tomografiestudien von unbeschichteten und beschichteten Li[NixCoyMnz]O2 Partikeln (x + y + z = 1) dargestellt, die mit Hilfe von ToF-SIMS gemessen wurden. Die Beschichtung des Kathodenmaterials sollte idealerweise zu einer Verbesserung der Batterieperformance führen und homogen auf der Partikeloberfläche verteilt sein. Die Abbildung zeigt deutlich, dass ToF-SIMS eine hervorragende Methode zur Untersuchung solcher Beschichtungen ist. Die Signale der Partikel sind klar von denen der Beschichtung trennbar, was eine Charakterisierung der Beschichtungsmorphologie erlaubt. Mit einer maximalen lateralen Auflösung von bis zu 100 nm können gleichzeitig morphologische und chemische Informationen erhalten werden, was in dieser Form durch andere Analysemethoden nicht ohne Weiteres realisierbar ist. (Bild eingereicht von Felix Walther.)