Untersuchung des Einflusses von Materialzusammensetzung und Herstellungsparametern auf Li/S8-Kathoden

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde systematisch der Einfluss der Probenpräparation auf die Zellperformance hin untersucht. Dazu wurden die Viskosität der Elektrodenpaste, der Binderanteil, das Beschichtungsverfahren sowie verschiedene Binder und Kohlenstoffe bei der Herstellung der Kathode variiert. Dabei wurde deutlich, dass in Abhängigkeit der durchgeführten Probenpräparation eine unterschiedliche Kathodenmorphologie entsteht. So konnten durch Veränderung der anderen Herstellungsverfahren die Kathoden, die mit SuperPLi als Leitadditiv hergestellt wurden, in zwei Gruppen aufgeteilt werden. Die eine Gruppe bestand aus SuperPLi-Binder-Kugeln und die andere Gruppe aus einem Netzwerk aus SuperPLi und Binder mit vereinzelten SuperPLi-Binder-Kugeln. Die höchsten Entladekapazitäten von ca.1300 mAh/g wurden mit den Kathoden mit CMK-3 als Leitadditiv erhalten. Aufgrund der unterschiedlich stark ausgeprägten Porosität der erhaltenen Kathoden wurden entweder mittlere Kapazitäts-Werte mit einer guten Zyklenbeständigkeit (mittlerer Porosität) erhalten oder hohe Kapazitäts-Werte die im weiteren Zyklenverlauf hohe Kapazitätsverluste (hohe Porosität) aufwiesen. Within the scope of the present work the influence of electrode preparation on the cell performance was systematically studied. For that purpose the viscosity of the electrode slurry, the amount of binder, the coating process and different binders and carbons were used for electrode preparation. So it was shown that the cathode morphology is highly dependent on the applied coating process. By changing the other preparation steps electrodes with SuperPLi as a conductive agent could be divided into two groups. In one group the electrodes consisted of SuperPLi-binder-spheres and in the other group of a meshwork of SuperPLi and binder with only some several SuperPLi-binder-spheres. The electrodes with CMK-3 as a conducting agent showed the highest discharge capacities of 1300 mA/g. Due to the different degree of electrode porosity all electrodes showed either medium discharge capacities with good cycle stability (medium porosity) or high discharge capacities with a fast capacity fading (high porosity).