Diffusion in amorphen LixSi-Dünnschichten als Elektrodenmaterial für Lithium-Ionen-Akkumulatoren: Einfluss des Sauerstoffgehalts

Lithium-Silizium-Verbindungen sind vielversprechende Kandidaten für Anwendungen als negative Elektroden in Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Um die Prozesse in den Elektroden zu verstehen, ist eine Kenntnis der ablaufenden atomaren Lithium-Trans-portvorgänge in diesen Materialien von besonderem Interesse. Hierbei ist die Diffusion unter anderem wichtig für die Betrachtung von Lade- und Entladeraten und die maximal erreichbare spezifische Kapazität. Zur experimentellen Charakterisierung der Li-Diffusion wurden LixSi-Schichten abge-schieden. Die Abscheidung erfolgte durch reaktives Co-Sputtern von Targets aus ele-mentarem Li und Si, deren Flächenverhältnis den Li-Gehalt der Proben bestimmt. Für die Diffusionsexperimente wurden natLixSi|6LixSi Doppellagenstrukturen eingesetzt. Die zeitliche und räumliche Veränderung des 6Li- bzw. 7Li-Gehaltes der Doppellagen wurde mit Sekundärionen-Massenspektrometrie im Tiefenprofilmodus untersucht, jeweils vor und nach Glühung der Proben in Argon-Atmosphäre. Ein Probensatz wurde so herge-stellt, dass ein erhöhter Sauerstoffgehalt von 25 At.-% erreicht wurde. Die Probenchar-gen werden hinsichtlich ihrer Diffusionskoeffizienten charakterisiert. Der Einfluss des Sauerstoffgehalts beschränkt sich auf erhöhte Diffusionskoeffizienten ohne den Diffu-sionsmechanismus zu beeinflussen. Sollte sich dieses Verhalten systematisch zeigen las-sen, könnte unter Umständen im Hinblick auf höhere Lade- und Entladeraten auch LixSiOy als Elektrodenmaterial interessant werden.