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@INPROCEEDINGS{Finsterbusch:133585,
author = {Finsterbusch, Martin and Hammer, Eva-Maria and Tsai,
Chih-Long and Uhlenbruck, Sven and Tietz, Frank and
Buchkremer, Hans Peter},
title = {{T}hin film all solid state {L}i-ion batteries},
reportid = {FZJ-2013-02005},
year = {2013},
note = {Poster Number: PJ05 Thin film all solid state Li-ion
batteries Autor: Dr. rer. nat. Martin Finsterbusch,
Forschungzentrum Jülich},
abstract = {Dünnschicht-Li7La3Zr2O12-Elektrolyte für
Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien „All Solid State“
Lithium (Li)-Ionen-Batterien bieten besonders in Bezug auf
ihre inhärente Sicherheit viele Vorteile im Vergleich zu
konventionellen Lithium-Batterien mit organischen
Flüssigelektrolyten. Die Klasse der keramischen oder
glaskeramischen Festelektrolyte umfassen Sulfate wie z.B.
Li10GeP2S12, Phosphate wie Li2.88PO3.73N0.14 (LIPON), und
Oxide, wie z.B. Li3xLa2/3-x□1/3-2xTiO3 (LLTO),
Li7La3Zr2O12 (LLZ). Die Li-Ionenleitfähigkeit dieser
Materialien variieren stark, oft über mehrere
Größenordnungen, und ist im Allgemeinen niedriger als die
von Flüssigelektrolyten. Besonders das Oxidmaterial LLZ ist
durch seine hohe Li-Ionenleitfähigkeit und einfache
Prozessierung im Vergleich zu Materialien der Sulfat-Klasse
ein aussichtreicher Kandidat für industrielle Fertigung von
Festkörperbatterien. Um das Problem der geringeren
Leitfähigkeit zu lösen, bietet sich
Dünnschichttechnologie an, um den benötigen inneren
Widerstand der Batterie dennoch zu ausreichend zu
reduzieren. Am Institut für Energie- und Klimaforschung
(IEK-1) des Forschungszentrums Jülich wird daher LLZ sowohl
über nasschemische Verfahren, als auch über
Festkörperreaktion hergestellt und charakterisiert.
Leitfähigkeitswerte deutlich über denen anderer
Materialien der Oxidklasse konnten erzielt werden. In einem
zweiten Schritt wird die Physikalische Gasphasenabscheidung
(PVD) für die Herstellung von Dünnschichtbatterien
eingesetzt. Bei der Gasphasenabscheidung mittels
Elektronenstrahlverdampfens (EBPVD) und Magnetron-Sputterns
können mehrere Komponenten mit relativ hohen Abscheideraten
gleichzeitig aufgetragen werden. Variable Reaktivgase sowie
Substrattemperaturen bis zu 800°C gewährleisten dabei die
gewünschte Filmmorphologie. Als Kathodenmaterial wurde
LiFePO4 gewählt, das umweltverträglich und kostengünstig
ist und in der Industrie schon in konventionellen „state
of the art“ Zellen benutzt wird. Auch stellt die
phasenreine Abscheidung als Dünnschichtkathode eine
wesentliche Herausforderung dar. Es wurden erfolgreich alle
für eine Vollzelle benötigten Schichten (Stromableiter,
Anode, Elektrolyt, Kathode, evtl. Schutzschichten)
abgeschieden und sowohl chemisch als auch morphologisch
charakterisiert. Die so hergestellte Zelle wurde erfolgreich
elektrochemisch charakterisiert und mit Zellen aus anderen
Materialien verglichen.},
month = {Feb},
date = {2013-02-26},
organization = {Kraftwerk Batterie 2013, Aachen
(Germany), 26 Feb 2013 - 27 Feb 2013},
subtyp = {After Call},
cin = {IEK-1},
cid = {I:(DE-Juel1)IEK-1-20101013},
pnm = {899 - ohne Topic (POF2-899)},
pid = {G:(DE-HGF)POF2-899},
typ = {PUB:(DE-HGF)24},
url = {https://juser.fz-juelich.de/record/133585},
}