Synthesis, characterization and application of sulfidic solid state electrolytes

Philipp Bron, Dehnen, Stefanie (Prof. Dr.)
2017
Ziel dieser Arbeit war die Synthese neuer sulfidischer Festkörperelektrolyte, die Untersuchung des Leitfähigkeitsverhaltens der Materialien und das Überprüfen dieser Substanzklasse hin auf ihr Anwendungspotential in Festkörperbatterien. In der Diplomarbeit wurden mit dem Ziel der Leitfähigkeitsmaximierung neben Sulfidionen auch die im Vergleich noch größeren Selenidionen eingesetzt. Die entsprechenden Untersuchungen zu den Verbindungen Li4SnSe4 und Li4Sn2Se6 wurden während der Doktorarbeit
more » ... r Doktorarbeit beendet. Im Folgenden wurde dieser Ansatz jedoch nicht weiterverfolgt – hauptsächlich wegen diverser Nachteile bei der Verwendung von Selen im Anwendungsaspekt. Das ebenfalls bereits in der Diplomarbeit erforschte Li4SnS4 war, mit seiner für ternäre Verbindungen außergewöhnlich hohen Leitfähigkeit, Ideengeber für die Substitution des Ge im Superionenleiter Li10GeP2S12 mit dem viel günstigeren Sn. Mit Li10SnP2S12 gelang es die zweite Verbindung mit LGPS-Struktur zu synthetisieren, indes zu nur ungefähr einem Drittel der Materialkosten. Die Li+-Ionenleitfähigkeit erreichte zwar nicht den publizierten Rekordwert von Li10GeP2S12 (12 mS·cm−1), kann mit 4 mS·cm–1 aber trotzdem mit den Standardflüssigelektrolyten mithalten und ist somit ein vielversprechendes Material, das mittlerweile sogar unter dem Markennamen NANOMYTE® als Pulver (SSE-10) und Dispersion (SSE-10D) kommerziell erhältlich ist. Solch hohe Leitfähigkeiten sind nicht nur aufgrund der Anwendungsperspektive interessant, sondern sind auch von rein akademischem Interesse. Daher sind in Kooperation mit anderen Arbeitsgruppen weitergehende NMR-Untersuchungen im Gange, die zukünftig publiziert werden. Des Weiteren wurde systematisch getestet, wieviel Sn unter Beibehaltung der LGPS-Struktur durch Si bzw. Al substituiert werden kann. Das Leitfähigkeitsverhalten der resultierenden neuen Verb [...]
doi:10.17192/z2017.0062 fatcat:bd3nhkhwjfhsbn6fcjwv5ojate