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Festkörper‐Lithium‐Ionen‐Akkumulatoren

Zusammenfassung

All‐Solid‐State‐Dünnschicht‐Lithium‐Ionen‐Batterien haben aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte und ihrer hohen Sicherheit ein großes Anwendungspotential, insbesondere für den Einsatz in der Mikrosystemtechnik wie MEMS, CMOS, medizinischen Implantaten und Geräten, Chipkarten, RFID, E‐Textilien und Smartphones. Festkörper‐Lithium‐Ionen‐Batterien umfassen drei Hauptbestandteile, die Kathode, den Festkörperelektrolyten und die Anode, zusätzlich zu zwei Stromsammlern für die Kathode bzw. Anode. Neben den Materialeigenschaften einzelner Komponenten sind der Kontakt der Stromsammler zur Anode und Kathode sowie die Schnittstellen zwischen Kathode, Anode und Festkörperelektrolyt von entscheidender Bedeutung für die Batterieleistung. Dieser Artikel gibt einen Überblick über den aktuellen Forschungsstatus und betrachtet die einzelnen Batteriekomponenten hinsichtlich ihrer Materialauswahl, Konstitution, Mikrostruktur sowie der physikalischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften. Die Herausforderungen bei der Aufskalierung werden ebenfalls diskutiert.

Summary

All Solid‐State‐Lithium‐Ion‐Batteries – Production by physical vapor deposition

All‐solid‐state thin‐film lithium‐ion‐batteries have a great application potential, in particular for the use in microsystem technologies, such as MEMS, CMOS memories, medical implants and devices, smart cards, skin patch, RFID, wearables, E‐textiles, smart phones, due to their high power density and high safety. All‐solid‐state lithium ion batteries comprise three main parts, the cathode, solid state electrolyte, and anode, in addition to two art collectors for the cathode and anode, respectively. Besides the material properties of individual components, the contact of the current collectors to the anode and cathode, as well as the interfaces between the cathode, anode and solid state electrolyte are of crucial importance for the battery performance. This article provides an overview of the current research status, highlighting the individual battery components in terms of their material selection, constitution, microstructure as well as the physical, chemical and electrical properties. The challenges in up‐scaling will also be discussed.

Autoren:   Sven Ulrich, Marc Strafela, Julian Fischer, Carlos Ziebert, Klaus Seemann, Harald Leiste, Michael Stüber
Journal:   Vakuum in Forschung und Praxis
Band:   29
Ausgabe:   4
Jahrgang:   2017
Seiten:   14
DOI:   10.1002/vipr.201700655
Erscheinungsdatum:   01.09.2017
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