01.06.2017

HZB-Publikation in der Festschrift des Journal of Physics D: Applied Physics

Ein Beispiel aus der Arbeit: Die „operando-Radiographie" (A)–(C) zeigt, wie sich beim Entladen und Laden einer Lithium-Schwefel-Zelle Schwefelverbindungen (schwarze Strukturen) auf der Kohlenstoff-Kathode (grau) ablagern. Bild: HZB

Das „Journal of Physics D: Applied Physics“ hat eine Arbeit zur Röntgentomographie an unterschiedlichen Batterietypen als Highlight für die Veröffentlichung in einem exklusiven Sonderband ausgewählt. An der Publikation waren zwei Gruppen am HZB und ein Team der Justus-Liebig-Universität Gießen beteiligt.


“Wir haben diese Arbeit wegen ihrer Neuigkeit, Relevanz und des breiten Anwendungsbereich ausgewählt“, schreibt der Chefredakteur Tom Miller. Die Arbeit ist nun zusätzlich in einem Sonderband (Special issue on Synchrotron- and FEL-based X-ray Methods for Battery Studies) zum 50-jährigen Bestehen des Journals publiziert. Tatsächlich zeigt der Beitrag, dass die Röntgentomographie sehr vielseitig anwendbar ist und für die Forschung an unterschiedlichen Batterietypen großen Erkenntniszuwachs verspricht. 

Die Röntgen-Computertomografie kombiniert Röntgenbilder zu dreidimensionalen Abbildungen. Diese zeigen, welche Prozesse im Innern von Materialien ablaufen. So lassen sich Transportprozesse und chemische Reaktionen in neuartigen Batteriesystemen untersuchen. Diese Prozesse sind bislang unzureichend verstanden, weswegen es schwierig ist, gezielt Verbesserungen zu erreichen.

In ihrem Beitrag stellen die Forscher nicht nur den Nutzen der Röntgentomographie für die Forschung an Batterien ganz allgemein vor, sondern sie präsentieren auch zahlreiche konkrete Beispiele für die Aussagekraft von tomographischen Abbildungen, zum Beispiel von Zink-Sauerstoff-Batterien, Natrium-Sauerstoff-Batterien und Metall-Schwefel-Batterien. Dabei zeigen sie, welche Prozesse die Speicherkapazität der Batterien jeweils begrenzen und warum die Leistungsfähigkeit mit der Anzahl der Ladezyklen abnimmt.  

Zur Publikation im Journal of Physics D: Applied Physics, Volume 49, Number 40 (2016): „In operando x-ray tomography for next-generation batteries: a systematic approach to monitor reaction product distribution and transport processes“
D. Schroder, C. L. Bender, T. Arlt, M. Osenberg, A. Hilger, S. Risse, M. Ballauff, I. Manke and J. Janek

DOI:10.1088/0022-3727/49/40/404001

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