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Effect of Microstructure of Porous Carbon Materials on Electrical Conductivity

Platzer, Dominik (2020) Effect of Microstructure of Porous Carbon Materials on Electrical Conductivity. Master's, Universität Stuttgart.

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Abstract

Lithium-Ionen-Batterien sind die aktuell marktbeherrschenden Batteriesysteme. Die Leistungsfähigkeit von konventionellen Li-Ionen Batterien ist jedoch allmählich ausgereizt. Um die Leistungsfähigkeit zu verbessern, wird an alternativen Anodenmaterialien geforscht, die eine erhöhte Kapazität mit ausreichender elektrischer Leitfähigkeit kombinieren. In dieser Arbeit wurden hochporöse Kohlenstoffaerogele mit unterschiedlichen kohlenstoffhaltigen Additiven gemischt. Leitfähigkeitsmessungen wurden für Belastungen von 1 bis 20 kN für die Ausgangsmaterialien und für Aerogel-AdditivKomposite in verschiedenen Mischungsverhältnissen durchgeführt. Die Mikrostrukturen wurden mittels Physisorption und Rasterelektronenmikroskopie analysiert. Die Materialien wurden anhand selbstdefinierter Partikelformen charakterisiert. Es wurde gezeigt, dass die Leitfähigkeit von Kohlenstoffaerogel durch den Einsatz von Additiven erheblich gesteigert werden konnte. Die höchsten Leitfähigkeiten konnten mit großen plättchenförmigen Partikeln erzielt werden, wohingegen flockenartige Partikelformen und gebrochene Fasern geringere Leitfähigkeiten aufgewiesen haben. Der Einfluss der Mikrostruktur auf die elektrische Leitfähigkeit hängt von vielen Faktoren ab, wie der Partikelgeometrie, Dichte, Reinheit, Porosität und der spezifischen Oberfläche. Aerogel-Additiv-Komposite wiesen eine erfolgreiche Kombination aus hoher spezifischer Oberfläche und guter elektrische Leitfähigkeit auf, die vielversprechende Anodenmaterialen in zukünftigen Batteriezellen sein könnten und deshalb weiter erforscht werden sollten.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/140258/
Document Type:Thesis (Master's)
Title:Effect of Microstructure of Porous Carbon Materials on Electrical Conductivity
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthor's ORCID iD
Platzer, DominikWF-AEGUNSPECIFIED
Date:December 2020
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:88
Status:Published
Keywords:Kohlenstoff-Aerogele, elektrische Leitfähigkeit, Elektrodenmaterial, Batterien
Institution:Universität Stuttgart
Department:Institut für Flugzeugbau
HGF - Research field:Energy
HGF - Program:Energy Efficiency, Materials and Resources
HGF - Program Themes:Methods and Concepts for Materials Development
DLR - Research area:Energy
DLR - Program:E VS - Combustion Systems
DLR - Research theme (Project):E - Materials for Energy Technologies (old)
Location: Köln-Porz
Institutes and Institutions:Institute of Materials Research > Aerogels and Aerogel Composites
Deposited By: Schwan, Marina
Deposited On:14 Jan 2021 07:53
Last Modified:14 Jan 2021 07:53

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