Gesellschaft Deutscher Chemiker

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Einblick in Echtzeit: Untersuchung von Batteriematerialien

Nachrichten aus der Chemie, Dezember 2017, S. 1213-1218, DOI, PDF. Login für Volltextzugriff.

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Um die atomaren Mechanismen der Elektronen- und Ionenleitfähigkeit und darüber die Prozesse in Batterien zu verstehen und zu kontrollieren, haben sich Festkörper-NMR-Spektroskopie und Feldgradienten-NMR (pulsed field gradient, kurz PFG-NMR) als hilfreich erwiesen: Sie erlauben Aussagen über lokale Struktur und Dynamik,1,2) elektronische und strukturelle Phasenumwandlungen1–8) sowie Ionendiffusion.9,10)

Mit Magnetresonanztomographie (MRT) lassen sich Prozesse dreidimensional ortsaufgelöst verfolgen, etwa das Wachstum metallischer Mikrostrukturen, der Dendrite, die Kurzschlüsse und in der Folge Batterieversagen verursachen.11–13) Mehr Informationen liefert magnetische Resonanz in In-situ-Experimenten.11,13–15)

Breit und widerspenstig

Oft liefern mehrere oder alle Komponenten einer Batterie ein NMR- oder MRT-Signal; Signalüberlagerung und unterschiedliche Signalbereiche können sowohl die Detektion als auch die Analyse erschweren.16)

NMR-Signale flüssiger Proben sind meist schmal und zeigen charakteristische Verschiebungen. Im Gegensatz dazu führen anisotrope Wechselwirkungen

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