ISBN 978-3-8439-0986-0

978-3-8439-0986-0, Reihe Anorganische Chemie

Robin von Hagen
Keramik- und Kompositnanofasern: Erzeugung mittels Elektrospinnen und Verwendung als Elektrodenmaterialien in Lithium-Ionen-Batterien

259 Seiten, Dissertation Universität Köln (2013), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Aufgrund ihrer besonderen physikalischen Eigenschaften besteht ein zunehmendes Interesse an Herstellungsverfahren anorganischer Nanofasern und deren Integration in elektronische und optische Bauteile. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Bottom-Up-Synthese von Keramik- und Kompositnanofasern über das Elektrospinnverfahren und deren Verwendung als Elektrodenmaterial in Lithium-Ionen-Batterien. Anhand verschiedener oxidischer- (V2O5, Li4Ti5O12) und nichtoxidischer- (SiBNC) Keramiken wurde untersucht, inwiefern sich durch die Präkursorstruktur, Prozessführung und das Kalzinierungsverfahren die Phasenbildungs- und Materialeigenschaften steuern lassen.

Zudem wurden Kompositnanofasern bestehend aus verschiedenen Aktivmaterialien (Si, Sn, alpha-Li3V2(PO4)3 und LiFe1-yMnyPO4) und Kohlenstoff erzeugt. In den verwobenen Fasernetzwerken besaß der Kohlenstoff sowohl eine strukturfixierende als auch leitfähigkeitssteigernde Funktion und verhalf den Nanofasernetzwerken zu einer hohen mechanischen Flexibilität aufgrund derer sie sich als selbsttragende Nanofaser-Elektroden verwenden ließen. Der Zusammenhang zwischen Materialmorphologie, Elektrodenarchitektur und elektrochemischen Eigenschaften wurde mittels elektronenmikroskopischer- und elektrochemischer-Analysemethoden untersucht.