Zinnhaltige Oxide als Elektrodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien

Leistungsfähige Energiespeicher sind, insbesondere für mobile Anwendungen, von steigendem Interesse. Lithium-Ionen-Batterien werden heute in vielen Bereichen verwendet, müssen aber aufgrund der gestiegenen Anforderungen weiter optimiert werden, u.a. in Bezug auf ihre Kapazität. Gegenüber dem heute verwendeten Anodenmaterial Graphit bietet Sn durch Legierungsbildung mit Li eine deutlich erhöhte spezifische Kapazität. In dieser Arbeit wurden daher Sn-haltige Oxide hinsichtlich ihrer elektrochemischen und strukturellen Eigenschaften untersucht. Neben SnO2 handelte es sich zum einen um Ca2SnO4 und Zn2SnO4, die durch Hochenergie-Kugelmahlen (mechanochemisch) aus Mischungen binärer Oxide hergestellt wurden, zum anderen um Al-Sn-O-Verbindungen aus einer Ko-Präzipitations-Methode. Unbehandelte sowie gegen Li zyklierte Proben wurden mit Hilfe von Röntgendiffraktometrie, 7Li-, 119Sn- und 27Al-NMR- sowie 119Sn Mössbauer-Spektroskopie und Elektronenmikroskopie charakterisiert. Mit Hilfe dieser Methoden sowie der Kombination mit elektrochemischen Untersuchungen konnten viele interessante Phänomene beobachtet werden, welche eine gezielte Verbesserung dieser und ähnlicher Materialien ermöglichen. Erläutert wird u.a. inwiefern sich die Partikelgröße und inaktive Komponenten auf das Zyklierverhalten auswirken. Auch die Möglichkeit, durch eine nasschemische Beschichtung die Zyklenstabilität zu erhöhen, wird vorgestellt.