Interaction Electrode & Electrolyte

Die Forschungsgruppe "Wechselwirkung Elektrode & Elektrolyt" beschäftigt sich mit dem grundlegenden Verständnis der Grenzflächenprozesse auf der molekularen Ebene um Lithium-Ionen-Batterien zu optimieren.

Das Augenmerk der Gruppe „Wechselwirkung Elektrode & Elektrolyt“ richtet sich besonders auf die Grenzfläche zwischen Elektronenleitern und Ionenleitern, da an dieser Schnittstelle die wichtigsten Reaktionen beim Entladen und Laden von Batterien ablaufen. Ziel ist es, die grundlegenden physikalischen und chemischen Prozesse bis in den Bereich einzelner Atome und Moleküle zu erforschen. Da für derart detaillierte Untersuchungen reale Batterien jedoch zu komplex sind, müssen vereinfachte Modelle untersucht werden, die den Einsatz hochempfindlicher mikroskopischer und spektroskopischer Methoden erlauben.

Diese Methoden erfordern zwar außerdem das Arbeiten im Vakuum, liefern aber experimentelle Ergebnisse, die gut an die theoretischen Berechnungen zu elementaren Prozessen am HIU anknüpfen.

Measurements

Interaction of ethylene carbonate (EC) and different ionic liquids (IL) with model electrodes such as Cu(111), Ag(111), Au(111), TiO₂, HOPG, Li₄Ti₅O₁₂

Microscopic characterization of the molecular adlayer with atomic/molecular resolution (STM, AFM)

Spectroscopic characterization of the adlayer (electronic properties (XPS, UPS), vibrational properties (IR))

Addition of Li to mimic an electrolyte

Transfer of well defined model electrodes, prepared under UHV conditions, to an electrochemical cell. After the electrochemical measurements the sample is transferred back to the UHV system and characterized by UHV techniques without experiencing ambient conditions

DEMS study on the electrochemical decomposition of IL

Build-up of in-situ ATR-IR spectroscopy