Photoelektronenspektroskopische Untersuchung von Natriumkobaltoxidkathoden Messungen an Feststoffbatterien unter operando Bedingungen im Ultrahochvakuum

In der vorliegenden Arbeit wird das Material Natriumkobaltoxid als Kathodenmaterial für Interkalationsbatterien untersucht. Um Informationen zur elektronischen Struktur des Materials bei unterschiedlichen Interkalationsgraden (welche Ladezuständen in der Batterie entsprechen) zu erhalten, wurden Modellzellen unter Ultrahochvakuumbedingungen (UHV) hergestellt. Durch elektrochemische Deinterkalation im UHV konnten operando Messungen mittels Photoelektronenspektroskopie (XPS) durchgeführt werden. Dies stellt ein neuartiges Messverfahren dar, welches im Rahmen dieser Arbeit entwickelt wurde. Weitere Experimente mit Modellzellen befassten sich mit Röntgenabsorptionsmessungen (XAS) des Kathodenmaterials und Grenzflächenuntersuchungen zwischen Elektrolyt und Elektrodenmaterialien. Basierend auf den Modellexperimenten konnte ein detaillierteres Verständnis zur Entwicklung der elektronischen Struktur von Natriumkobaltoxid bei verschiedenen Spannungen gegenüber metallischem Natrium erlangt werden. Einflüsse der elektronischen Struktur auf Elektrodenpotential und Stabilität wurden diskutiert und mit dem bekannten Schichtgitteroxidkathodenmaterial Lithiumkobaltoxid verglichen