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Sonderforschungsbereich 595

Neue Funktionskeramiken durch Anionensubstitution in oxidischen Systemen

Prof. Dr. R. Riedel (FG Disperse Feststoffe)
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Unsere Arbeit für die zweite Förderperiode gründet sich auf die gut untersuchten Eigenschaften von amorphen SiCN-Keramiken wie Korrosionsbeständigkeit und hohe thermische Stabilität, sowie auf die Ergebnisse des vergangenen Projektzeitraums mit SiCN:Li- Phasen.

Der Einbau von Lithium in die SiCN-Matrix führte zu neuen Keramiken, die auf ihre Eignung für die Anwendung als Lithiumionen leitender Festelektrolyt untersucht wurden. Viel versprechende Eigenschaften zeigen SiCN/Graphit-Kompositmaterialien, die als interkalierbares Anodenmaterial in Lithiumionen-Batterien die Zyklenbeständigkeit verbessern.

Nach heutigem Stand der Technik ist Graphit das Anodenmaterial der Wahl in Lithiumionen- Batterien. Als Hauptgrund für das Versagen solcher Anoden gilt die Exfoliation des Graphits. Beschichtungen der aktiven Graphitpartikel mit physikalisch- und chemisch inerten Materialien können die Exfoliation und die damit verbundenen irreversiblen Kapazitäten minimieren.

Ziel ist es, Anodengraphite mit amorphen SiCN(O)-Keramiken zu beschichten. Die elektrochemischen Eigenschaften dieser Materialien sollen durch geeignete Precursoren, sowie über die Prozessführung auf die jeweiligen Systeme angepasst werden. Insbesondere soll die in situ- Ausscheidung von graphitischem Kohlenstoff oder von nanoskaligem Silicium aus amorpher SiCN(O)-Keramik eingehend untersucht werden. Die Komposit-Mikrostruktur soll systematisch modifiziert werden, um das elektrochemische Verhalten der graphitischen Anodenmaterialien zu beeinflussen.