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.

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. © 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

arö


Das könnte Sie auch interessieren

  • Best Innovator Award 2023 für Artem Musiienko
    Nachricht
    22.03.2024
    Best Innovator Award 2023 für Artem Musiienko
    Dr. Artem Musiienko ist für seine bahnbrechende neue Methode zur Charakterisierung von Halbleitern mit einem besonderen Preis ausgezeichnet worden. Auf der Jahreskonferenz der Marie Curie Alumni Association (MCAA) in Mailand, Italien, wurde ihm der MCAA Award für die beste Innovation verliehen. Seit 2023 forscht Musiienko mit einem Postdoc-Stipendium der Marie-Sklodowska-Curie-Actions in der Abteilung von Antonio Abate, Novel Materials and Interfaces for Photovoltaic Solar Cells (SE-AMIP) am HZB.
  • Die Zukunft von BESSY
    Nachricht
    07.03.2024
    Die Zukunft von BESSY
    Ende Februar 2024 hat ein Team am HZB einen Artikel in Synchrotron Radiation News (SRN) veröffentlicht. Darin beschreibt es die nächsten Entwicklungsziele für die Röntgenquelle sowie das Upgrade Programm BESSY II+ und die Nachfolgequelle BESSY III.

  • Natrium-Ionen-Akkus: wie Doping die Kathoden verbessert
    Science Highlight
    20.02.2024
    Natrium-Ionen-Akkus: wie Doping die Kathoden verbessert
    Natrium-Ionen-Akkus haben noch eine Reihe von Schwachstellen, die durch die Optimierung von Batteriematerialien behoben werden könnten. Eine Option ist die Dotierung des Kathodenmaterials mit Fremdelementen. Ein Team von HZB und Humboldt-Universität zu Berlin hat nun die Auswirkung von einer Dotierung mit Scandium und Magnesium untersucht. Um ein vollständiges Bild zu erhalten, hatten die Forscher*innen Messdaten an den Röntgenquellen BESSY II, PETRA III und SOLARIS gesammelt und ausgewertet. Sie entdeckten dadurch zwei konkurrierende Mechanismen, die über die Stabilität der Kathoden entscheiden.