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Ultrakurzpulslaserstrukturierung von LiFePO$_{4}$- und LiMn$_{2}$O$_{4}$-Dickschichtelektroden für Lithium-Ionen-Zellen

Mangang, Melanie

Abstract:
Die elektrochemischen Eigenschaften von Lithium-Ionen-Zellen können durch eine Laser-Mikrostrukturierung der LiFePO$_{4}$-Kompositschicht verbessert werden. Durch eine Verkürzung der Laserpulsdauer von Nanosekunden zu Pikosekunden bzw. Femtosekunden können thermische Verluste verringert werden. Die Abtragsrate wird dadurch deutlich gesteigert. Dies zeigte sich in einer Vervierfachung des Aspektverhältnisses. Es wurde daher Ultrakurzpulslaserstrahlung verwendet, um Mikrostrukturen in kommerziellen und selbst hergestellten LiFePO$_{4}$-Kompositschichten zu generieren. Die angefertigten Elektrodenschlicker wurden zunächst charakterisiert und der Einfluss der Viskosität auf den Schichtherstellungsprozess untersucht. ... mehr

Abstract (englisch):
Laser-microstructuring of LiFePO$_{4}$ composite layer improves the electrochemical properties of lithium-ion cells. By decreasing the laser pulse duration from nanoseconds to picoseconds or femtoseconds, heat losses are reduced. The aspect ratio was enhanced by a factor of four and a significant increase of the ablation efficiency was obtained. For this reason, microstructures were generated into commercial and manufactured LiFePO$_{4}$ electrode layer using ultrashort laser pulse durations. For all cells with a laser-structured cathode, the capacity retention was improved for a C-rate ≥ C/2 and the current was increased by a factor of four. ... mehr

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Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000090826
Veröffentlicht am 11.02.2019
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Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Materialien - Angewandte Werkstoffphysik (IAM-AWP)
Publikationstyp Hochschulschrift
Jahr 2019
Sprache Deutsch
Identifikator urn:nbn:de:swb:90-908260
KITopen-ID: 1000090826
Verlag KIT, Karlsruhe
Umfang 200 S.
Abschlussart Dissertation
Fakultät Fakultät für Maschinenbau (MACH)
Institut Institut für Angewandte Materialien - Angewandte Werkstoffphysik (IAM-AWP)
Prüfungsdatum 02.03.2018
Referent/Betreuer Prof. H. Seifert
Schlagworte LiFePO4, LiMn2O4, three-dimensional battery, ultrafast laser processing
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