Charakterisierung von Graphitelektroden für Lithium-Ionen-Akkumulatoren mittels OsO₄ Exposition, XPS und REM

Abstract

Graphitelektroden sind immer noch fester Bestandteil von kommerziellen Lithium-Ionen-Akku-mulatoren. In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungsmethoden für die Charakterisierung von Graphitelektroden adaptiert und weiterentwickelt. So wurde die Auswirkung einer OsO₄ Expo-nierung auf Batteriematerialien und auf zyklierte Graphitelektroden systematisch mit der Röntgen-photo-elektronenspektroskopie (XPS) sowie der Rasterelektronenmikroskopie (REM) untersucht. So konnte mit der OsO₄ Exposition ein kontrastverstärkendes Verfahren für die Rasterelektronenmikro-skopie entwickelt werden, mit dem die elektrochemisch aktive Oberfläche von kohlenstoffbasierten Elektroden abgebildet und berechnet werden kann. Weiterhin konnte durch eine OsO₄ Exposition die „solid electrolyte interphase“ (SEI) soweit stabilisiert werden, dass eine Abbildung und Charakterisie-rung im Rasterelektronenmikroskop (REM) mit Rückstreuelektronen möglich wurde. Zu den wichtigen Bestandteilen der Graphitelektroden gehören Binder und Leitruß. Um deren Vertei-lung in Graphitelektroden berechnen und abbilden zu können, wurde ein auf der Rasterelektronenmikroskopie basierendes Messverfahren ausgearbeitet und für die Charakterisierung unterschiedlich getrockneter Graphitelektroden genutzt