Grenzflächenuntersuchung in hybriden Festkörperbatterien - Kombination oxidischer und thiophosphatischer Festelektrolyte

Die Arbeit untersucht einen hybriden Festkörperbatterie-Aufbau, in dem mehrere Festelektrolyte kombiniert werden, um deren spezifische Vorteile zu nutzen. Thiophosphate dienen als Elektrolyt in der Kathode, während Li7La3Zr2O12 (LLZO) als Separator fungiert. Im ersten Teil wird die Alterung von LLZO an Luft mittels TG/FTIR-Messungen untersucht, wobei Carbonat-Schichten die Leitfähigkeit und Anbindung an die Li-Metall-Anode beeinträchtigen. Diese Alterung kann durch Erhitzen in Argon-Atmosphäre rückgängig gemacht werden. Im zweiten Teil wird der Grenzflächenwiderstand zwischen dem thiophosphatischen Festelektrolyten (LPS) und LLZO untersucht. Der Widerstand hängt von der mechanischen Anbindung und der Ausbildung der Grenzfläche ab. Eine vollständige Anbindung reduziert den spezifischen Grenzflächenwiderstand, sodass Ionentransport möglich ist. Im finalen Abschnitt wird eine Vollzelle mit Li-Metall-Anode, LLZO-Separator und NCM-LSPS-Kathode charakterisiert. Die elektrochemische Degradation ist minimal, und ein moderater Druck ermöglicht stabiles Zyklieren über mehr als 20 Zyklen.