DEMS-Messungen zur Magnesiumabscheidung und Auflösung in nichtwässrigen Elektrolyten

Abstract

In dieser Arbeit werden Elektrolytsysteme mit Magnesiumsalzen untersucht. Die Stabilität und Effizienz der Elektrolyte und die Bildung von flüchtigen Spezies stehen dabei im Fokus, wodurch Rückschlüsse auf die ablaufenden Reaktionen geschlossen werden.<br /> Die Magnesium Abscheidung und Auflösung aus den schwereren Magnesium-Homologen der häufig in Li-Ionen-Batterien verwendeten Lithiumsalze zeigen keine Magnesium-Abscheidung, trotz interner Trocknung bzw. sind meist unlöslich. In Grignard-Verbindungen ist Magnesium-Abscheidung mit bis zu 90%iger Coulomb‘scher-Reversibilität in Tetraglyme bei sehr hohem iR-Drop möglich. Allerdings kommt es bei Potentialen größer als 1V vs. Magnesium zur Dimerisierung der Methyl- und Ethylfunktionen unter Bildung von Ethan und Butan. Im MACC Elektrolyten kommt es im oxidativen Potentialbereich zur Ethen Entwicklung. Diese Entwicklung wird auf eine Reduktive Zersetzung des Lösungsmittels Tetraglyme zurückgeführt und passiert nur in Gegenwart von freien Gold-Atomen der Elektrode. Dadurch geht anodische Ladung verloren, was in max. 95%iger Coulomb’scher Reversibilität resultiert. Die fehlende Ladung konnte quantitativ der Ethen Entwicklung zugeordnet werden. Magnesium-Abscheidung auf Zinn, Antimon und Bismut zeigen die Bildung einer Interkallationsverbindung bereits vor 0 V vs. Mg. Bei der folgenden Magnesiumabscheidung war die gebildete Ethenmenge während der Auflösung im Fall von Antimon deutlich reduziert.