Giessener Elektronische Bibliothek

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Elektrochemische Untersuchungen zur reversiblen, planaren Abscheidung von Lithium aus verschiedenen Elektrolytsystemen

Electrochemical investigations on reversible, planar deposition of lithium from different electrolyte systems

Dippel, Rabea


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URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-134677
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2018/13467/


Freie Schlagwörter (Deutsch): Metallabscheidung , Lithium , Dendritenwachstum , Mikroelektroden
Freie Schlagwörter (Englisch): metal deposition , lithium , dendrite growth , microelectrodes
Universität Justus-Liebig-Universit√§t Gie√üen
Institut: Physikalisch-Chemisches Institut
Fachgebiet: Chemie
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der m√ľndlichen Pr√ľfung: 18.12.2017
Erstellungsjahr: 2017
Publikationsdatum: 06.02.2018
Kurzfassung auf Deutsch: Die Untersuchungen im Rahmen dieses Promotionsprojektes zielen auf ein tieferes Verständnis der Grenzflächenveränderung während der kathodischen Abscheidung von metallischem Lithium ab. Die kathodische Lithiummetallabscheidung wurde mit dem verwendeten Probermodulaufbau hinsichtlich der unterschiedlichen Einflussparameter (Stromdichte, Temperatur, Präparation der Elektrolytoberfläche) auf unterschiedlichen Festelektrolyten erfolgreich untersucht. Die Morphologieunterschiede (Dendrite/Whisker) konnten durch die in situ Beobachtung im HREM visualisiert werden.
Im Stromdichtebereich bis 50 mA/cm² konnte whiskerartiges Wachstum beobachtet werden, im Grenzbereich zwischen 100 mA/cm² - 300 mA/cm² sowohl laterales als auch vertikales Wachstum, und ab 300 mA/cm² konnte dendritisches Wachstum beobachtet werden. Der Einfluss der Oberflächenpräparation auf die laterale Ausdehnungsrichtung der Metallabscheidung konnte ebenso gezeigt werden, wie die Ausbildung einer oberflächlichen Abreaktionsschicht auf dem Elektrolyten.
Untersuchungen zur Reversibilit√§t haben gezeigt, dass die Kontaktfl√§che zwischen Metallabscheidung und Festelektrolyt entscheidend ist f√ľr die Reversibilit√§t der Metallabscheidung. Durch Kontaktverluste w√§hrend der Aufl√∂sung kommt es zu einem Verlust an Aktivmaterial. Mit den impedanzspektroskopischen Messungen w√§hrend der kathodischen Metallabscheidung konnte eine Ver√§nderung des Grenzfl√§chenwiderstands gezeigt werden. Zudem konnten Informationen bez√ľglich der Leitf√§higkeit des Festelektrolytmaterials erlangt werden.
Kurzfassung auf Englisch: The investigations within this project focus on a deeper understanding of changes in the interface during the cathodic deposition of metallic lithium. The cathodic lithium metal deposition was successfully investigated with the used prober module setup with regard to the different influencing parameters (current density, temperature, preparation of electrolyte surface) on different solid electrolytes. The morphological differences (dendrites/whiskers) could be visualized by the in situ observation in the HRSEM.
The whisker-like growth was observed in the current density range up to 50 mA/cm² and both the lateral and the vertical growth could be observed in the transition region between 100 mA/cm² - 300 mA/cm² and over 300 mA/cm² only dendritic growth was observed. The influence of the preparation of the solid electrolyte surface and the formation of a reaction layer on the surface of the electrolyte have also been shown.
The contact area between metal deposit and solid electrolyte is the main factor determing reversibility. Contact loss during the metal dissolution leads to a loss of active material. With impedance spectroscopic measurements during the cathodic metal deposition, a change in the interfacial resistance could be observed. From the impedance spectra measured with microelectrodes the conductivity of the solid electrolyte material could also be obtained.
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