Graphen-basierte Verbundwerkstoffe für Lithiumbatterien durch Sprühtrocknung

Graphen, ein dünnes, hexagonales Gittermaterial, hat grosses Forschungsinteresse auf sich gezogen, seit es 2004 von Andre Geim und Konstantin Novoselov an der Universität Manchester erstmals beschrieben wurde. Für diese Arbeit wurden die beiden Forscher mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Graphen hat viele interessante Merkmale, wie z. B. eine hohe elektrische Leitfähigkeit, hervorragende mechanische Eigenschaften, eine ausgezeichnete chemische Toleranz und eine grosse Oberfläche. Die theoretische spezifische Oberfläche beträgt 2'630 m2/g und ist damit viel grösser als die von Russ (typischerweise kleiner als 900 m2/g) oder von Kohlenstoffnanoröhren (100 bis 1'000 m2/g), was Graphen als funktionalen Verbundwerkstoff für wiederaufladbare Li-Ionen-Batterien (LIBs) ausweist. LIBs sind der gängige Typ von Energiespeichersystemen, allerdings weisen sie derzeit eine relativ geringe elektrische Leitfähigkeit und eine kurze Zykluslebensdauer auf. Um die Leistung von Li-Ionen-Batterien zu verbessern, hat sich ein Grossteil der Forschung auf die Entwicklung von Anoden- und Kathodenmaterialien konzentriert. Es wurden verschiedene Verbundwerkstoffe auf Graphenbasis hergestellt, wie TiO2/Graphen, Co3O4/Graphen, SnO2/Graphen, Co(OH)2/Graphen, Mn3O4/Graphen, Li4Ti5O12/Graphen, Fe3O4/Graphen, LiFePO4/Graphen usw. In dieser Applikationsnote wird der wichtige Schritt zur Herstellung von Verbundwerkstoffen auf Graphenbasis mit dem BÜCHI Mini Sprühtrockner hervorgehoben.