Anodenmaterialien für Li-Ionen-Batterien – Kohlenstoffbeschichtete TiO2-Nanopartikel als Anodenmaterial

Die dieser Technologie zugrunde liegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Titandioxid-

Kohlenstoff-Komposits, und dessen Verwendung als Aktivmaterial in Elektroden für Li-Ionen-Batterien. Bei diesem Verfahren werden nach der Synthese verbleibende Ölsäure-Liganden in einem anschließenden Pyrolyseschritt karbonisiert, wodurch auf den TiO2-Nanopartikeln eine amorphe Kohlenstoffschicht gebildet wird. Damit kann eine Agglomeration der Nanopartikel bei der weiteren Verarbeitung verhindert und eine Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit erreicht werden. Kommerzielle Anwendung: Die mit diesem Material hergestellten Elektroden weisen eine deutlich verbesserte Zyklen-Stabilität gegenüber unbehandelten TiO2-Elektroden auf und lassen sich mit höheren Laderaten betreiben als konventionelle Graphit-Systeme. Sie bieten daher wesentliche Vorteile bei der Anwendung in Lithium-Ionen-Batterien. Da TiO2-basierte Elektroden innerhalb des elektrochemischen Stabilitätsfensters kommerzieller Elektrolyt-Lösungen agieren, bieten sie gegenüber herkömmlichen Graphit-Systemen eine deutlich erhöhte Sicherheit im Falle mechanischer Beschädigungen der Batterie. Dies ist insbesondere im Bereich der Elektromobilität von herausragender Bedeutung. Darüber hinaus bieten die hier beschriebenen TiO2/C-Komposit-Elektroden noch weitere Vorteile. So ist bspw. das Herstellungsverfahren einfach und kostengünstig und lässt sich daher leicht in den kommerziellen Herstellungsprozess von modernen Batterien integrieren.

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Dipl.-Ing. Alfred Schillert