Entwicklung funktionalisierter Zinkpartikel als Anodenmaterial für wiederaufladbare Zink-Luft-Batterien

Titelangaben

Schmid, Manuela:
Entwicklung funktionalisierter Zinkpartikel als Anodenmaterial für wiederaufladbare Zink-Luft-Batterien.
Bayreuth , 2017 . - XII, 155 S.
( Dissertation, 2017 , Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften)

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Abstract

In dieser Arbeit werden vergleichende Untersuchungen zu partikulären Zinkanodenmaterialien für wiederaufladbare Zink-Luft-Batterien vorgestellt. Dies umfasst die Entwicklung funktionalisierter Anodenmaterialien durch Variation der Zinkmorphologie und Beschichtung der Zinkpartikel mit Silikaten sowie bismutoxidbasierten Oxiden. Dadurch sollen die Degradationen, welche die Lebensdauer von partikulären Zinkanoden begrenzen, verringert werden. Ziel ist es, einerseits eine hohe Aktivmaterialausnutzung und andererseits eine höhere Zyklenzahl zu erzielen, als es mit den Zinkpartikeln aus dem gegenwärtigen Stand der Technik bisher möglich ist. Mit Hilfe verschiedener elektrochemischer und materialwissenschaftlicher Methoden werden die Einflüsse der funktionalisierten Zinkpulver auf die Degradationsmechanismen dargelegt und mit Zinkpartikeln, welche in primären Zink-Luft-Zellen generell Einsatz finden, verglichen. Die Anodenmaterialien werden mit vollständigen Ent- und Beladungen beaufschlagt, um aufzuzeigen, ob Wiederaufladungen nach maximaler Ausnutzung erreicht werden können. Anhand der Ergebnisse werden die Funktionalitäten der unterschiedlichen Zinkmorphologien und Beschichtungen abgeleitet und Schlussfolgerungen für Zinkanoden mit verbesserten elektrochemischen Eigenschaften gezogen.

Abstract in weiterer Sprache

In this work, comparative studies of particulate zinc anode materials for rechargeable zinc air batteries are introduced. This includes the development of functionalized anode materials by variation of the zinc morphology and by coating of zinc particles with silicates as well as bismuth oxide based oxides. Thus, degradations limiting lifetime of particulate zinc should be reduced. The aim is to achieve high active material utilization as well as increased cycle number as compared to zinc particles, which are state of the art. By use of variously electrochemical and material science methods, the influences of functionalized zinc powders on the degradation mechanism are presented and compared with zinc particles, which are generally applied in primary zinc air batteries. The anode materials are tested by complete discharge and charge cycles in order to clarify if rechargeability can be achieved after maximum utilization. On the basis of the results, the functionality of the various zinc morphologies and coatings are deduced and conclusions for zinc anodes with improved electrochemical performances are described.