Termine

Prof. Spatz wird einen Vortrag zum Thema "Metal Fiber Fleece Enables Fast Li-ion Diffusion in Thick Electrodes" halten.

Lithium-Batteriezellen leiden unter der begrenzten Beweglichkeit der Lithium-Ionen und dem hohen inneren elektrischen
Widerstand. Daher benötigen Standardzellen Elektroden mit einer Dicke von weniger als 100 µm, um die Ladungsträgerpfade in den Elektroden kurz zu halten und eine effiziente Aufladung zu ermöglichen. Zum ersten Mal
beschreiben wir elektrochemisch-funktionale, ultradicke Anoden mit einer Dicke von bis zu 1,7 mm und 40
mAh/cm2 Flächenkapazität. Herkömmliche dünne Metallfolien-Stromkollektoren werden durch ein elastisches, wirklich 3-dimensionales Vlies aus ultrafeinen Kupferfasern ersetzt. Durch galvanostatische intermittierende Titrationstechnik zeigen wir eine erhöhte Diffusionsfähigkeit in ultradicken Anoden, die durch eine perfekte Infiltration des Metallvlieses in das aktive Material möglich ist und  Kanäle für die ultraschnelle Lithium-Ionen-Diffusion öffnet. Ein mikrofluidischer Chip in Kombination mit Raman-Spektroskopie und Molekular-Initio-Dynamik weist quantitativ und mechanistisch die erhöhte Lithium-Ionen-Diffusionsfähigkeit an den geladenen Kupferoberflächen des Vlieses nach. Diese zeigt einen neuen, bisher unbekannten Mechanismus zur Verbesserung der Diffusionsfähigkeit von Lithiumionen, der ultradicke Elektroden bei gleichzeitiger Erhöhung der Energiedichte ermöglicht.