Oberflächenbeschichtungen von Silizium, HOPG und Graphitanoden mittels Thiol-En/In Click-Chemie, deren Charakterisierung mit XPS und ToF-SIMS sowie elektrochemische Untersuchung
Dominique Moock
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Dominique Moock, Oberflächenbeschichtungen von Silizium, HOPG und Graphitanoden mittels Thiol-En/In Click-Chemie, deren Charakterisierung mit XPS und ToF-SIMS sowie elektrochemische Untersuchung (2018), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832590666
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Beschreibung / Abstract
Eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts ist die Umstellung von fossilen Brennstoffen auf erneuerbare Energien. Wegen den natürlich auftretenden Schwankungen sind geeignete Speichersysteme zum Ausgleich entscheidend. Lithium-Ionen Batterien spielen hierbei eine wichtige Rolle, da sie hohe Energiedichten aufweisen. Jedoch sind noch nicht alle Abläufe in diesen Batterien vollständig verstanden, wie beispielsweise der irreversible Kapazitätsverlust in den ersten Zyklen sowie die Zyklenstabilität. Bekannt ist, dass die Ausbildung einer sog. SEI (Solid Electrolyte Interface) auf der Graphitelektrode die Verwendung von Graphit als Anodenmaterial erst ermöglicht, jedoch auch für den irreversiblen Kapazitätsverlust verantwortlich ist.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden sowohl auf Modelloberflächen (HOPG und Silizium) sowie realen Graphitelektroden Ankergruppen über Diazoniumsalzchemie angebracht. Hierzu wurden unterschiedlich funktionalisierte Diazoniumsalze synthetisiert, welche als Ankergruppen zum weiteren Schichtaufbau mittels Thiol-En/-In Click-Chemie auf den Oberflächen dienten. Die so erhaltenen modifizierten Oberflächen wurden mit Hilfe von Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) und Flugzeitmassenspektrometrie (ToF-SIMS) analysiert sowie anschließend hinsichtlich ihrer Eignung als künstlich erzeugte SEI elektrochemisch in einer Lithium-Ionen Batterie untersucht.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden sowohl auf Modelloberflächen (HOPG und Silizium) sowie realen Graphitelektroden Ankergruppen über Diazoniumsalzchemie angebracht. Hierzu wurden unterschiedlich funktionalisierte Diazoniumsalze synthetisiert, welche als Ankergruppen zum weiteren Schichtaufbau mittels Thiol-En/-In Click-Chemie auf den Oberflächen dienten. Die so erhaltenen modifizierten Oberflächen wurden mit Hilfe von Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) und Flugzeitmassenspektrometrie (ToF-SIMS) analysiert sowie anschließend hinsichtlich ihrer Eignung als künstlich erzeugte SEI elektrochemisch in einer Lithium-Ionen Batterie untersucht.
Inhaltsverzeichnis
- BEGINN
- 1 Kurzzusammenfassung
- 2 Einleitung
- 2.1 Motivation
- 2.2 Lithium-Ionen Batterien
- 2.3 Oberflächenbeschichtungen und geeignete Ankergruppen
- 2.4 Click-Chemie und Thiol-En-/Thiol-In-Chemie
- 2.5 Poröse Gerüststrukturen
- 2.6 Oberflächenanalyse
- 3 Aufgabenstellung
- 4 Hauptteil
- 4.1 Synthese diverser Diazoniumsalze als Ankergruppen
- 4.2 Oberflächenbeschichtungen von Silizium und HOPG sowie deren Charakterisierung über XPS und ToF-SIMS
- 4.3 Untersuchungen an realen Graphitanoden
- 5 Zusammenfassung und Ausblick
- 6 Experimenteller Teil
- 6.1 Allgemeines
- 6.2 Synthesevorschriften
- 6.3 Oberflächenbeschichtungen und Charakterisierung
- 7 Abkürzungsverzeichnis
- 8 Literaturverzeichnis
- 9 Anhang