KIP-Veröffentlichungen

In der vorliegenden Arbeit werden Schwefel-basierte sowie Manganoxid-Kohlenstoff-Komposite als potentielle Elektrodenmaterialien für Li-Ionen-Batterien untersucht. Die physikalische Charakterisierung der Materialien erfolgte mittels Elementaranalyse, Röntgendiffraktometrie, elektronenmikroskopischen Aufnahmen und Magnetisierungsmessungen. Zur Untersuchung der elektrochemischen Eigenschaften kamen als Messtechniken die Zyklovoltammetrie, galvanostatische Zyklierung und Impedanzspektroskopie zum Einsatz. Im Falle des Komposits CS@S konnte der mehrstufige Reaktionsprozess von Schwefel identifiziert und bei galvanostatischer Zyklierung die theoretischen Kapazität vollständig umgesetzt werden. Die Untersuchungen an unfunktionalisierten MoS₂ Nanopartikeln und MoS₂-Kompositen mit Kohlenstoffhohlkugeln sowie Graphenoxid bestätigen den positiven Effekt von Kohlenstoffstrukturen auf die elektrochemischen Eigenschaften von MoS₂. Neben einer höheren Kapazität konnte ebenso eine deutliche Verbesserung der Zyklenstabilität erzielt werden. Während bei reinem MoS₂ im 15. Zyklus eine Kapazität von lediglich 221 mAh/g umgesetzt wird, liegt diese bei dem Komposit mit Kohlenstoffhohlkugeln bei 311 mAh/g nach 63 Zyklen. Die MnO_x-Komposite überzeugen im Vergleich zu den Schwefel-basierten Verbindungen durch ihre exzellente Zyklenstabilität. MnO/C weist anfangs eine spezifische Kapazität von 448 mAh/g auf, die auch nach 100 Zyklen noch 353 mAh/g beträgt. 

In the present work, sulfur-based and manganese oxide carbon composites are investigated as potential electrode materials for Li-ion batteries. The physical characterization of the materials was performed by elemental analysis, X-ray diffraction, electron microscopy and magnetization measurements. For the investigation of the electrochemical properties cyclic voltammetry, galvanostatic cycling and impedance spectroscopy were used as measurement techniques. In the case of the composite CS@S, the multi-stage reaction process of sulfur was identified and the theoretical capacity could be fully converted by galvanostatic cycling. Investigations on non-functionalized MoS₂ nanoparticles and MoS₂ composites with hollow carbon spheres and graphene oxide confirm the positive effect of carbon structures on the electrochemical properties of MoS₂. In addition to a higher capacity, a significant improvement in cycling stability was also achieved. While a capacity of only 221 mAh/g is converted in the 15th cycle for pure MoS₂, this is 311 mAh/g after 63 cycles for the composite with hollow carbon spheres. The MnO_x composites convince in comparison to the sulfur-based compounds by their excellent cycling stability. MnO/C initially has a specific capacity of 448 mAh/g, which is still 353 mAh/g after 100 cycles.