Amorphe Aluminium-basierte Anodenmaterialen f\u00fcr Lithium-Ionen-BatterienLi-Ionen-Batterien sind die derzeitig leistungsf\u00e4higsten, wiederaufladbaren Batterien und daher in portablen, elektronischen Ger\u00e4ten Stand der Technik. Der Einsatz f\u00fcr Elektro- bzw. Hybridantrieb-Fahrzeuge und f\u00fcr die Zwischenspeicherung regenerativ erzeugter Energie ist Gegenstand intensiver Forschungsarbeit. Li-Ionen-Batterien zeichnen sich besonders durch ihre hohe Energiedichte aus. Diese ist in hohem Ma\u00dfe von der spezifischen Kapazit\u00e4t der Elektrodenmaterialien abh\u00e4ngig. In konventionellen Li-Ionen-Batterien werden aktuell Graphit\u00acano\u00acden eingesetzt. Durch die relativ niedrige maximale Laderate von 3C sind Graphitanoden f\u00fcr die Anwen\u00acdung in Kraftfahrzeugen suboptimal. Ein weiterer Nachteil ist das Auftreten von Li-Plattierungen, welche die weitere Lithiierung der Elektrode verhindern und dar\u00fcber hinaus das zum Kurzschluss f\u00fchrende Wachstum von Dendriten f\u00f6rdern. Die maximale spezifische Kapazit\u00e4t von 372 Ah\/kg ist ein weiterer limitierender Faktor. Aus diesem Grund ist es von besonderem Interesse, neue Materialien mit h\u00f6heren spezifischen Kapazit\u00e4ten zu untersuchen. Theoretisch stellen Li bzw. (intermetallische) Li-Verbindungen alternative Anodenmaterialien dar, da sie mit 3861 Ah\/kg f\u00fcr metallisches Li bzw. 993 Ah\/kg f\u00fcr die kristalline Phase LiAl, eine wesentlich gr\u00f6\u00dfere spezifische Kapazit\u00e4t aufweisen als Graphit. W\u00e4hrend elementares Li in kommerziellen, klassischen Li-Ionen-Batterien aufgrund von Sicherheitsproblemen durch die extreme Reaktivit\u00e4t nicht eingesetzt wird, bieten intermetallische Li-Verbindungen den Vorteil einer hohen thermischen und chemischen Stabilit\u00e4t. Allerdings haben diese auch einen bedeutenden Nachteil. Durch die Ein- und Auslagerung von Li w\u00e4hrend der Lade- und Entladevorg\u00e4nge kommt es phasenumwandlungsbedingt zu enormen Volumen\u00e4nderungen von 100-300 %. Durch die Spr\u00f6digkeit der entstehenden intermetallischen Li-Phasen zerbrechen die Partikel des Elektrodenmaterials, wodurch es zum Kontaktverlust und damit zum Abfall der spezifischen Kapazit\u00e4t kommt. Ziel der hier vorgestellten Arbeit ist es, die beschriebenen Volumen\u00e4nderungen durch den Einsatz eines amorphen metallischen Anodenmaterials weitestgehend zu vermeiden. Ist es m\u00f6glich, Li-Ionen in eine amorphe Anode ein- bzw. auszulagern, kommt es dabei voraussichtlich zu keiner extremen Volumen\u00e4nderung wie in kristallinen Strukturen, da im amorphen Zustand durch die fehlende kristalline Fernordnung keine Phasenumwandlung stattfindet. Eine Defunktionalisierung durch Kontaktverlust k\u00f6nnte daher verhindert bzw. minimiert werden.Pulver der mittels melt spinning hergestellten, amorphen Legierungen Al86Ni8La6 und Al86Ni8Y6 zeigten eine nur sehr geringe F\u00e4higkeit zur Einlagerung von Li. Rekristallisierte Pulver hingegen besitzen im Gegensatz zu amorphen Pulvern ab einer bestimmten W\u00e4rmebehandlungstemperatur die F\u00e4higkeit, Li einzulagern. W\u00e4hrend die Lithiierung im kristallinen Zustand \u00fcber einen Phasenumwandlungsprozess realisiert wird, ist im amorphen Zustand ein der Gr\u00f6\u00dfe der Li-Ionen entsprechendes freies Volumen f\u00fcr die Diffusion und Einlagerung der Li-Ionen notwendig. Daher wurden die Dichten beider Legierungen im amor\u00acphen und im kristallinen Zustand bestimmt. Dabei stellte sich heraus, dass die Raumerf\u00fcllung im amorphen Zustand nur wenig geringer als im kristallinen Zustand ist. Demzufolge ist im vorliegenden, amorphen Material nicht gen\u00fcgend Platz (freies Volumen) f\u00fcr die Diffusion und Einlagerung von Li-Ionen vorhanden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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