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Solid State Lithium Batterien mit organischen Kathoden : Herstellung und Charakterisierung von Feststoff-Dünnschichtbatterien

Precht, Ruben :
Solid State Lithium Batterien mit organischen Kathoden : Herstellung und Charakterisierung von Feststoff-Dünnschichtbatterien.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2017)

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Dissertation Ruben Precht 2017.pdf
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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Solid State Lithium Batterien mit organischen Kathoden : Herstellung und Charakterisierung von Feststoff-Dünnschichtbatterien
Language: German
Abstract:

In der vorliegenden Arbeit wird 7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethan (TCNQ) als organisches Modell-Elektrodenmaterial in Lithium-Ionen-Feststoffbatterien untersucht. Mit TCNQ, dem Feststoffelektrolyt LiPON und dem Elektrodenmaterial Lithiumcobaltoxid wird in einer Vakuumdepositionsanlage eine „All-Solid-State“-Modellzelle entwickelt. Mithilfe dieser Modellzelle werden dünne aufgedampfte TCNQ-Schichten elektrochemisch charakterisiert. Mittels der oberflächensensitiven Photoelektronenspektroskopie (XPS/UPS) wurde in Modellexperimenten die Einlagerung von Lithium und Natrium in TCNQ durch schrittweises Aufdampfen auf eine TCNQ-Schicht nähergehend betrachtet. Daneben wurden die Einzelschichten und Grenzflächen der Halbzelle LiPON-TCNQ-Gold hinsichtlich chemischer und elektronischer Änderungen analysiert und das Banddiagramm einer vollständigen Modellzelle konstruiert. In einem In-Situ-Experiment wurden elektrochemische Messungen und XPS kombiniert. Dabei wurde eine Dünnschichtbatterie innerhalb der XPS elektrochemisch zykliert und gleichzeitig die Änderungen in den XPS-Spektren des TCNQs beobachtet.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
In this thesis 7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethane (TCNQ) is investigated as a model electrode material for all-solid-state Lithium ion batteries. Under vacuum conditions TCNQ, the solid electrolyte material LiPON and Lithiumcobaltoxide were combined to an all-solid-state model cell. In these cells thin PVD-deposited films of TCNQ were characterized electrochemically. The intercalation of Lithium and Sodium into TCNQ was performed in model experiments. Using surface sensitive photoelectron spectroscopy (XPS/UPS) the stepwise deposition of the alkali onto TCNQ was monitored. Furthermore XPS was used to characterize the layer materials and interfaces in a half-cell consisting of LiPON, TCNQ and gold for chemical and electronic changes. The results were assembled to construct a band diagram of a complete model cell. Electrochemical measurements and XPS analysis were combined in a simultaneous in-situ experiment. Changes of the XPS-spectra were monitored depending on the state of electrochemical cycling.English
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 11 Department of Materials and Earth Sciences > Material Science
11 Department of Materials and Earth Sciences > Material Science > Surface Science
Date Deposited: 17 Jul 2017 10:32
Last Modified: 17 Jul 2017 10:32
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-65941
Referees: Jaegermann, Prof. Dr. Wolfram and Hahn, Prof. Dr. Horst
Refereed: 10 July 2017
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/6594
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