Nanoporöses Silizium durch Rascherstarrung - Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien

Die nanotechnologischen F&E-Aufgaben in Rosi erfordern eine fortschrittliche nanoskopische Analytik die am HZDR verfügbar ist. Dazu gehören die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) zur Untersuchung der Nanoporosität und die Charakterisierung nanoskaliger Schichten auf Mikroteilchen.

Eine bildgebende Elementanalyse (EDX) wird eingesetzt, um den Auslaugungsprozess der Metallmatrix aus dem Si-Schwamm zu kontrollieren. Neueste Methoden wie TEM-Tomografie und Helium-Ionen-Mikroskopie, die am HZDR im Rahmen eines EU-Projektes weiterentwickelt wird, kommen zur Anwendung. Ein zweiter Beitrag des HZDR zum Verbundvorhaben ist die Nutzung seiner materialwissenschaftlichen Kompetenz, insbesondere zu Prozessmodellierungen und Computersimulationen. Zur Synthese von Si-Nanoschwammschichten hat das HZDR ein internationales BMBF-Verbundprojekt koordiniert. Das dort eingesetzte kinetische 3D Monte-Carlo-Programm wird für das Rosi-Projekt modifiziert. Simulationen zur Rascherstarrung von Mikrotröpfchen reduzieren den experimentellen Aufwand. Weitere Prozesssimulationen werden zur Teilchendynamik im Pulver während der Vakuumbeschichtung durchgeführt. Erst durch solche Simulationen kann eine Beschichtung der Teilchen unter der Einwirkung von Gravitation, Dampfdruck und elektrischen Feldern optimiert werden.

Quelle: https://www.enargus.de/pub/bscw.cgi/?op=enargus.eps2&q=%2201221755/1%22&v=10&id=1922339 (jüngster Zugriff:12.06.2024)