SnO2 ist eine gute Wahl als Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien. SnO2 besitzt eine hohe theoretische Kapazität von 782 mA·h·g-1, Lithiumaufnahme und -abgabe finden bei einem niedrigen Potential von nur 0,6 V statt und in Kombination mit z. B. einer LiCoO2-Kathode können Potentialdifferenzen von 3 V erreicht werden. SnO2 ist kostengünstig, ungiftig sowie elektrochemisch und chemisch stabil. Auftretende Volumenänderungen durch Expansion und Kontraktion des SnO2 während der Lade- und Entladevorgänge können durch eine geordnete mesoporöse Struktur kompensiert werden. Durch die mesoporöse Struktur wird die thermische und mechanische Stabilität verbessert, Diffusionswege für die Lithium-Ionen werden verkürzt und durch die hohe Oberfläche entsteht eine hohe Anzahl von aktiven Zentren für die Lithiumeinlagerung. In dieser Arbeit wurde SnO2 mit Hilfe eines Mikrowellenofens synthetisiert. Anschließend wurde das SnO2 strukturell und elektrochemisch charakterisiert.
Lithium-ion batteries are very prospective for future battery technology. SnO2 is a good choice as anode material due to its high theoretical capacity of 782 mA·h·g-1, its low potential of lithium release and up-take at just ~0.6 V vs. Li/Li+, and its high potential of about 3 V in combination with e.g. a LiCoO2 cathode. On top of this SnO2 is relatively inexpensive, non-toxic, electrochemically and chemically stable. The disadvantage of volume expansion-contraction during cycling can be overcome using SnO2 with ordered structural mesoporosity. The mesoporous structure increases the thermal and mechanical stability, minimizes the diffusion length for the Li+ ions and the large surface area offers a huge number of active sites for Li+ insertion. In this thesis SnO2 was synthesized by applying microwave irradiation. Afterwards the SnO2 was characterized structurally and electrochemically.
In dieser Arbeit wurde die Geschwindigkeitskonstante kox der Farbstoff-sensibilisierte Solarzelle (DSSCs) der Farb-stoff-regeneration mit Hilfe der elektrochemischen Rastermikroskopie (SECM) be-stimmt. Die experimentellen Daten wurden auf Basis eines literaturbekannten Modells finiter Reaktionskinetik analysiert, fur die Halbleiter ZnO und TiO2. Um den Einfluss der Massentransport-Limitation durch den Mediator zu bestimmen, die Regenerationskonstante kox wurde sowohl für sterisch gehinderte Mediatoren, wie [Co(bpy)3]2+/3+ als auch der sterischen Hinderung des Farbstoffmoleküls auf kox bewertet werden. Unter anderem wurde eine Erhöhung von kox beobachtet, wenn die Photoanoden passiviert und dem Elektrolyten Additive zur Verbesserung der Ladungstrennung zugesetzt wurden.
In this work, the dye-regeneration rate constant kox on photoanodes for dye-sensitized solar cells (DSSCs) was determined by means of scanning electrochemical microscopy (SECM). The experimental SECM data were analyzed with a model for finite kinetic reactions on ZnO and TiO2 semiconductors of variable thickness. The influence on the mediator mass transport limitation on the kox was calculated for sterically hindered mediators like the cobalt-base bipyridine complex [Co(bpy)3]2+/3+ and for dye molecules with steric hindrance. Among other aspects, the kox appeared to be enhanced by passivating the photoanodes and by introducing electrolyte additives that improve charge separation.
von Anna C. Ulpe ; Katharina C.L. Bauerfeind ; Luis L.I. Granone ; Arsou Arimi ; Lena Megatif ; Ralf Dillert ; Sven Warfsmann Dereje Hailu Taffa ; Michael Wark ; Detlef Bahnemann ; Thomas Bredow
von Saurav Bhattacharya ; Wassim W. Ayass ; Dereje H. Taffa ; Andreas Schneemann ; A. Lisa Semrau ; Suttipong Wannapaiboon ; Philip J. Altmann ; Alexander Pöthig ; Talha Nisar ; Torsten Balster ; Nicholas C. Burtch ; Veith Wagner ; Roland A. Fischer ; Michael Wark ; Ulrich Kortz