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Vortrag (20 Min. Vortrag, 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Wasserstoff-Plasma-Behandlung von Wolframdisulfid zur Verbesserung der Anodenleistung in Lithium- und Natrium-Ionen-Batterien

Donnerstag (19.09.2019)
10:00 - 10:30 Uhr Eselstall

Übergangsmetall-Dichalcogenid-Nanopartikel dominieren in neueren Lithium- und Natriumionenbatterien (LIBs und SIBs) als Anodenmaterial aufgrund ihres Schichtaufbaus, die bei der Reaktion mit Ionen als Wirtsgitter fungieren, um eine Interkalationsverbindung zu erhalten. Hier werden WS2-Nanopartikel durch Plasma-Hydrierung modifiziert, und die hydrierten WS2 (H-WS2) Nanopartikel zeigen eine deutlich verbesserte elektrochemische Leistung als Anodenmaterial für LIBs und SIBs. H-WS2-Nanopartikel wurden durch eine Plasmabehandlung bei 300 °C für 2 Stunden hergestellt. Die TEM-Untersuchung zeigt, dass nach der Hydrierung eine ungeordnete Oberflächenschicht mit einer Dicke von etwa 2,5 nm gebildet wird, was auch durch die Ergebnisse der Ramanspektroskopie bestätigt wird. Die Verschiebung des XPS-Peaks zeigt an, dass S-Leerstellen in die kristalline Struktur eingebaut sind. Die hydrierten WS2-basierten LIBs und SIBs besitzen eine deutlich höhere spezifische Kapazität bei unterschiedlichen Stromdichten. Darüber hinaus zeigt die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) eine drastische Verringerung des Ladungsübertragungswiderstands sowohl für LIB als auch für SIB, was bedeutet, dass die plasmahydrierte Elektrode für den Elektronentransport während des elektrochemischen Prozesses günstiger ist. Die verbesserte Leistung von H-WS2 in beiden Anwendungen von Li und Na Ionenbatterien ist auf den reduzierten Widerstand der ungeordneten Oberflächenschicht und die verbesserte elektronische Leitfähigkeit durch das Vorhandensein einer großen Anzahl von S-Leerstellen in der kristallinen Struktur zurückzuführen.

Sprecher/Referent:
Prof. Dr. Peter Schaaf
Technische Universität Ilmenau
Weitere Autoren/Referenten:
  • Hongmei Wang
    TU Ilmenau
  • Dr. Dong Wang
    TU Ilmenau
  • Dr. Thomas Kups
    TU Ilmenau