Herstellung und Charakterisierung von Lithiumlanthanzirkonat-Funktionsschichten für Lithium-Festkörperbatterien

Ziel dieser Arbeit ist es einen Li-Ionen leitenden Festkörperelektrolyten herzustellen. Im Fokus steht die Pulversynthese von mit Al, Ta oder Y substituiertem Lithiumlanthanzirkonat (LLZO) mittels Festkörperreaktion und der hochskalierbaren Sprühpyrolyse und die anschließende Entwicklung eines für das Foliengießen geeigneten Schlickers. Diese LLZO-Verbindungen weisen eine besonders hohe mechanische und (elektro-)chemische Stabilität auf und haben die höchste Lithiumionenleitfähigkeit unter den oxidischen Elektrolyten. Der Einfluss von Prozessparametern auf die Mikrostruktur, die mechanischen Eigenschaften, wie auch auf die ionische Leitfähigkeit wird untersucht. Es werden defektfreie dünne Elektrolytfolien gegossen und für Sinterversuche verwendet. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Charakterisierung der Kristallstruktur und die Bestimmung der Li-Selbstdiffusionskonstanten in einer Kooperation mit dem \(\textit {Oak Ridge National Laboratory}\) (ORNL) mittels Röntgen- und Neutronenstreuexperimenten