KIP-Veröffentlichungen

Im ersten Abschnitt dieser Arbeit wird der Aufbau einer elektrochemischen in-situ Magnetometerzelle zur Untersuchung von Magnetisierungsänderungen bei der elektrochemischen Variation des Li-Gehalts vorgestellt. Ein neuer Aufbau wurde entworfen, welcher eine verbesserte Handhabung aufweist und vielversprechende Ergebnisse bei ersten Tests unter galvanostatischem Zyklieren zeigt. Im zweiten Abschnitt dieser Arbeit wurden Kohlenstoff-Komposite als Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien untersucht. Zu den angewandten Methoden gehören Röntgendiffraktometrie, Rasterelektronenmikroskopie, Elementaranalyse, Magnetometrie, zyklische Voltammetrie and galvanostatische Zyklierung. Bei Untersuchungen bezüglich V2O3 Komposite konnten positive Auswirkungen einer sphärischen Morphologie, großer Oberflächen und eines hohen Kohlenstoffgehalts auf die elektrochemische Leistung festgestellt werden, die für weitere Optimierungansätze wegweisend sind. Für Fe2O3 Kompostie konnte ein verbessertes Zyklenverhalten von mikroskalierten im Vergleich zu nanoskalierten Teilchen beobachtet werden. Des Weiteren wurden Kompositmaterialien aus Kohlenstoffhohlkugeln mit Mn3O4 und Fe3O4 untersucht. Mn3O4@HCS weist eine verbesserte spezifische Kapazität und Hochstromfähigkeit durch den Mn3O4 Beitrag auf, wobei dessen theoretische Kapazität vollständig erreicht wird.

In the first part of the thesis an electrochemical in-situ magnetometer cell to examine magnetisation changes upon electrochemical tuning of the Li-content is presented. A new setup is designed which exhibits an improved handling and shows promising results on first tests upon galvanostatic cycling. In the second part, carbon composites are studied as anode materials for lithium-ion batteries. The applied methods include X-ray diffractometry, scanning electron microscopy, elementary analysis, magnetometry, cyclic voltammetry and galvanostatic cycling. The investigation of V2O3 composites showed positive effects of spherical morphology, large surface area and high carbon content on the electrochemical performance, which are trend-setting for further optimization approaches. An enhanced cycling behaviour of Fe2O3 composites was observed for microscaled particles compared to a nanosized morphology. Furthermore, carbon composites of hollow carbon spheres containing Mn3O4 and Fe3O4 were studied. For Mn3O4@HCS, improved specific capacity and rate capability due to contribution of the oxide active material is observed fully accessing its theoretical capacity.