Accessible x-ray analytic in situ battery laboratory - aXessIBL

Abstract

Im Investitionsprojekt "Accessible X-ray Analytic In Situ Battery Laboratory (aXesslBL)" wurde eine neuartige Labor-Analytikplattform aufgebaut, die die Durchführung von in situ und in operando Studien an wiederaufladbaren Batterien ermöglicht. Diese Methoden werden bisher überwiegend an Synchrotron-Einrichtungen genutzt. Durch neueste instrumentelle Weiterentwicklungen stehen nun überzeugende Labor-Geräte als Alternativen zur Verfügung, die in dem Projekt aXessIBL komplementär zusammengeführt werden. Die angeschafften Geräte vereinen die Methoden der Near-Ambient Pressure Photoelektronenspektroskopie (NAP-XPS), der Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) sowie der in situ Röntgendiffraktion (XRD). Mittels NAP-XPS kann die Oberflächenchemie der Batteriematerialien in Abhängigkeit von verschiedenen Umgebungsbedingungen und im Kontakt zu Elektrolyten untersucht werden. XAS liefert Einblicke in die elektronische Struktur der redoxaktiven Übergangselemente in Batteriematerialien. Mit in situ XRD können Bulk-Eigenschaften wie Kristallstruktur- und Phasenänderungen untersucht werden. Erste Ergebnisse an Schichtoxiden für Natrium-Batterien zeigen vielversprechende Ergebnisse.