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Ladezeitverkürzung von Batterien durch Nanostrukturierung der Elektrodenoberflächen

Wick, Konja and Schlaak, Helmut F. (2017):
Ladezeitverkürzung von Batterien durch Nanostrukturierung der Elektrodenoberflächen.
In: Proceedings - Mikrosystemtechnik Kongress 2017, VDE VERLAG, In: MikroSystemTechnik Kongress 2017, München, Unterschleißheim, Deutschland, 23.-25. Oktober 2017, ISBN 978-3-8007-4491-6,
[Conference or Workshop Item]

Abstract

Die Integration metallischer Nanostrukturen in Mikrosysteme führt zur Verbesserung vieler Eigenschaften, die durch das extrem hohe Oberflächen- zu Volumenverhältnis begründet sind. So ist es denkbar, durch das Einbringen metallischer Nanostrukturen als Stromsammler, eine Mikrobatterie herzustellen, die bei gleicher Schichtdicke des aktiven Materials (z.B. LiCoO2) eine deutlich größere Oberfläche für die (De-)Interkalation der Li-Ionen zur Verfügung stellt. Dies kann in eine Ladezeitverkürzung und Kapazitätserhöhung im Vergleich zu herkömmlichen Dünnschichtbatterien umgesetzt werden. In diesem Beitrag wird ein Prozess zur Herstellung eines kathodischen Stromsammlers aus galvanisch aufgebrachten Platin-Nanodrähten vorgestellt. Dabei liegt der Fokus auf einer Optimierung des Drahtwachstums bezüglich der Homogenität auf Waferebene. Mit Hilfe einer Simulation wird die Verteilung der elektrischen Feldstärke auf dem Wafer abgeschätzt. Damit ist es möglich, durch Variation des Abscheideelektrolyten und der Elektrodenanordnung der elektrochemischen Zelle ein gleichmäßiges Drahtwachstum zu ermöglichen.

Item Type: Conference or Workshop Item
Erschienen: 2017
Creators: Wick, Konja and Schlaak, Helmut F.
Title: Ladezeitverkürzung von Batterien durch Nanostrukturierung der Elektrodenoberflächen
Language: German
Abstract:

Die Integration metallischer Nanostrukturen in Mikrosysteme führt zur Verbesserung vieler Eigenschaften, die durch das extrem hohe Oberflächen- zu Volumenverhältnis begründet sind. So ist es denkbar, durch das Einbringen metallischer Nanostrukturen als Stromsammler, eine Mikrobatterie herzustellen, die bei gleicher Schichtdicke des aktiven Materials (z.B. LiCoO2) eine deutlich größere Oberfläche für die (De-)Interkalation der Li-Ionen zur Verfügung stellt. Dies kann in eine Ladezeitverkürzung und Kapazitätserhöhung im Vergleich zu herkömmlichen Dünnschichtbatterien umgesetzt werden. In diesem Beitrag wird ein Prozess zur Herstellung eines kathodischen Stromsammlers aus galvanisch aufgebrachten Platin-Nanodrähten vorgestellt. Dabei liegt der Fokus auf einer Optimierung des Drahtwachstums bezüglich der Homogenität auf Waferebene. Mit Hilfe einer Simulation wird die Verteilung der elektrischen Feldstärke auf dem Wafer abgeschätzt. Damit ist es möglich, durch Variation des Abscheideelektrolyten und der Elektrodenanordnung der elektrochemischen Zelle ein gleichmäßiges Drahtwachstum zu ermöglichen.

Journal or Publication Title: MikroSystemTechnik Kongress 2017
Title of Book: Proceedings - Mikrosystemtechnik Kongress 2017
Publisher: VDE VERLAG
ISBN: 978-3-8007-4491-6
Uncontrolled Keywords: Nanodrähte, Batterie, Ladezeit, Herstellung, Technologie
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Microtechnology and Electromechanical Systems
Event Title: MikroSystemTechnik Kongress 2017
Event Location: München, Unterschleißheim, Deutschland
Event Dates: 23.-25. Oktober 2017
Date Deposited: 07 Nov 2017 08:49
Identification Number: ISBN 978-3-8007-4491-6
Alternative Abstract:
Alternative abstract Language
The integration of metallic nanostructures into microsystems leads to the improvement of many characteristics, which is based on the extremely high surface to volume ratio. Therefore it is possible to integrate metallic nanostructures as a current collector for a microbattery, which gives a much higher surface for the Li-Ions to (de-)intercalate at the same thickness of the active layer of e.g. LiCoO2. This can be transfered into a shorter charge time and higher capacity in comparison to state of the art thinfilm batteries. In this paper a process for the fabrication of a current collector consisting of electrodeposited metallic nanowires is presented. It focusses on the optimization of nanowire growth looking at homogeneity on waferlevel. A simulation is used to estimate the electrical field strength on the wafer. Thus it is possible to generate a homogeneous growth of nanowires by varying the electrolyte and the arrangement of the electrodes of the electrochemical cell.English
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