Lithium-Migration und -speicherung in Siliziumkarbid

Die mobile Welt von heute ist auf leistungsfähige Lithium (Li)-Ionen-Batterien angewiesen. Getrieben von diesem Marktdruck haben Li-Ionen-Batterien eine unglaubliche Entwicklung genommen. Speziell im Bereich der mobilen, smarten Endgeräte und der E-Mobility sowie wegen des stetigen Ausbaues der Stromgewinnung aus Sonnen- und Windenergie mit dem daraus resultierenden Bedarf an Pufferspeicherkapazitäten, gelten Li-Ionen-Batterien heute als der Stand der Technik und setzen sich in nahezu allen Bereichen durch. Dabei hat speziell Silizium in den letzten Jahren besondere Aufmerksamkeit erhalten, gilt es doch als das vielversprechendste Anodenmaterial in naher Zukunft, basierend auf dessen außergewöhnlich hoher, theoretischer Speicherkapazität für Li-Ionen. Dennoch konnte sich Silizium bisher nicht als Speichermaterial in Li-Ionen-Batterien durchsetzen, da die hohe Ausdehnung des Volumens von Silizium durch Li-Ionen Aufnahme zu irreversiblen Kapazitätsverlusten in der Li-Ionen-Batterien führt. Auf der Suche nach Alternativen, welche ebenso vielversprechende Eigenschaften aufweisen wie Silizium, ohne jedoch dessen nachteilige Ausdehnung des Volumens, hat sich Siliziumkarbid (SiC) als mögliche Alternative erwiesen. Einige Wissenschaftler/Innen erachten SiC, ein Halbleiter der bereits in Hochleistungstransistoren Anwendung findet, als erfolgversprechendes Anodenmaterial mit potentiell hoher Speicherkapazität für die nächste Generation der Li-Ionen-Batterien. Dennoch gibt es bis heute keine allgemein gültige Theorie bzw. wissenschaftliches Verständnis über die Li-Ionen Speicherung in SiC. In dem vorliegenden Projekt wollen wir daher jene, bis dato fehlenden, wissenschaftlichen Grundlagen schaffen, um die Li-Ionen Speicherung in SiC besser verstehen zu können. Dabei ist es das Ziel die vorliegenden, elektrochemischen Li-Ionen Speicherreaktionen in SiC eindeutig zu charakterisieren und darauf aufbauend, eine einheitliche Theorie über die Li-Ionen Speicherung in SiC zu entwerfen.