Anwendung der lokalen elektrochemischen Impedanzspektroskopie zurUntersuchung von Lithium-Ionen-Elektroden

Zur Charakterisierung von Lithium-Ionen-Zellen und -Elektroden werden unterschiedliche Methoden verwendet, die jedoch zumeist uber die gesamte enthaltene Elektrodenflache gemittelte Signale aufnehmen und keine lokal aufgelosten Informationen ermoglichen. Mit dem langfristigen Ziel, Einblicke in die raumliche Verteilung von Prozessen innerhalb einer Lithium-Ionen-Elektrode zu ermoglichen, wurde in dieser Arbeit die lokale elektrochemische Impedanzspektroskopie (LEIS) auf ihre grundsatzliche Anwendbarkeit zur Untersuchung dieser Elektroden uberpruft. Da die Methode LEIS traditionell fur die Betrachtung von Korrosionsphanomenen in wassrigen Systemen genutzt wird, waren zunachst einige Anpassungen des experimentellen Aufbaus notwendig, die gemeinsam mit den vorausgegangenen Uberlegungen dargestellt sind. Anschliesend wurde dieser angepasste Aufbau mithilfe mehrerer Voruntersuchungen validiert und die Vergleichbarkeit mit Messungen in einem wassrigen Elektrolytsystem uberpruft. Daruber hinaus beschaftigt sich diese Arbeit mit zwei unterschiedlichen Fragestellungen, die Lithium-Ionen-Kathoden betreffen. Fur die erste wurde der Ladeprozess einer Kompositelektrode mittels LEIS verfolgt. Hierbei wurden anhand des lokalen ohmschen Widerstands und des lokalen Ladungsdurchtrittswiderstands Unterschiede zwischen verschiedenen Positionen auf der Elektrode beobachtbar. Die zweite Untersuchungsreihe umfasste die Betrachtung zweier unterschiedlicher im Vorfeld herbeigefuhrter Defekte an einer Kompositelektrode. Diese sollten zur weiteren Charakterisierung der Methode und zur raumlichen Orientierung auf der Elektrodenoberflache verwendet werden - insbesondere durch die Differenz des lokalen ohmschen Widerstands zwischen leitender Elektrode und isolierendem Probenhalter wird dies an einer solchen Grenze ermoglicht. Auserdem konnten aus den erhaltenen Ergebnissen einige Eigenschaften der verwendeten Messspitze prazisiert werden. Insgesamt wurde gezeigt, dass das System nach den erfolgten Anpassungen grundsatzlich fur die Untersuchung von Lithium-Ionen-Elektroden im organischen Elektrolytmedium geeignet ist.