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year 2014
author(s) Philip Schneider
title Elektrochemische Untersuchungen an nanoskaligen Metalloxid/Kohlenstoff-Komposit-Materialien für Lithium-Ionen-Batterien
KIP-Nummer HD-KIP 14-72
KIP-Gruppe(n) F25
document type Bachelorarbeit
Keywords LIB
Abstract (de)

Die vorliegende Arbeit untersucht nanoskalige Metalloxid/Kohlenstoff-Komposit-Materialien für Lithium-Ionen-Batterien. Die elektrochemische Charakterisierung erfolgte mit zyklischer Voltammetrie und galvanostatischer Zyklierung. Für das in mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren eingelagerte Mn3O4 konnte ein vollständiges, reversibles Ablaufen der Konversionsreaktion nachgewiesen werden. Der Einsatz der Kohlenstoffnanostruktur zur elektrischen Kontaktierung und Stabilisierung des Elektrodenverbunds ermöglichte eine erhöhte Zyklenstabilität im Vergleich zu reinem Mn3O4. Die Zugabe von Leitruß zur besseren elektrischen Kontaktierung bei einer früheren Untersuchung erwies sich als nicht notwendig. Für hohle, doppelwandige Kohlenstoffnanosphären wurde eine Zunahme der Speicherfähigkeit für kleinere Durchmesser und damit größeren spezifische Oberflächen gemessen. Durch eine Stickstoffdotierung bzw. Zinnoxidbeschichtung der Sphären konnten die elektrochemischen Eigenschaften im Vergleich zu reinen Kohlenstoffsphären verbessert werden.

Abstract (en)

The present work focuses on nanoscaled metal oxide/carbon-composite-materials for lithium-ion batteries. The electrochemical characterisation was carried out by cyclic voltammetry and galvanostatic cycling. The measurements on Mn3O4 stored in multi-walled carbon nanotubes prove a complete and reversible process of the conversion reaction. The carbon structure, used for electrical contact and stabilisation of the electrode, provide an improved cycle stability compared to pure Mn3O4. Additional carbon black, used for better electrical contact in a previous investigation, was not necessary. Hollow double-walled carbon spheres show an increased storage capability for smaller diameters and therefore higher sepcific surfaces. The electrochemical properties of nitrogen doped or stannic oxide coated spheres are improved compared to pure carbon spheres.

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