Elektrochemische Oberflächentechnik zur Herstellung von porösen Zinnoxid als Elektrodenmaterial

Elektrochemische Technologien spielen bisher für die Herstellung typischer Elektrodenmaterialien für Energiespeicher wie Lithiumionenbatterien keine Rolle. Dabei können eine Reihe von Materialien (Sn, SnO, Sb,…) elektrochemisch appliziert, strukturiert und modifiziert werden. Im Rahmen des öffentlich geförderten Projektes "Elektrochemische Herstellung nanostrukturierter Zinnoxidelektroden für Energiespeicher" und mit Unterstützung von Unternehmen der Oberflächentechnik wird die Oxidation von galvanisch hergestellten Zinnschichten zur Erzeugung nanoporöser Zinnoxidschichten erforscht. Für die Anwendung in einer Lithiumionenbatterie zeigt Zinnoxid hohe spezifische Kapazitäten dessen Nutzung eine Nanostrukturierung erforderlich macht. Ohne Nanostrukturierung ist die Stabilität dieses Materials auf wenige Zyklen begrenzt. Die Volumenänderung bei der Lithiierung des Oxids führt zur raschen Degradation. Hier zeigt sich in Halbzellenexperimenten eine deutlich höhere Langzeitstabilität und Schnellladefähigkeit für nanoporöses Zinnoxid. Als leitfähiges Oxid mit hoher Oberfläche wird in der Fachliteratur dieses Oxid als potenzielles Sensormaterial betrachtet.
Dieser Referentenbeitrag befasst sich mit der Kombination zweier klassischer elektrochemischer Verfahren, die in Kombination zur Herstellung von Zinnoxid genutzt werden, die galvanische Abscheidung von dünnen Zinnschichten und die elektrolytische Oxidation dieser Schichten. Die erhaltenen Oxidschichten wurden materialdiagnostisch und ergänzend elektrochemisch in Halbzellen untersucht. Auf Basis der Ergebnisse werden technisch relevante Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen abgeleitet.