Re: Starthilfegerät/Power Pack welches nehmen


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Geschrieben von Marcel(NL) am 09. Januar 2016 12:05:34:

Als Antwort auf: Re: Starthilfegerät/Power Pack welches nehmen geschrieben von Chris am 08. Januar 2016 10:43:18:

Servus Chris,

Vielen Dank für Deine Reaktion – finde ich richtig gut!
Du bringst vollkommen zurecht sehr viele, sehr gute Argumente und Fragen an.

Ob es nun NiMH oder Li Zellen sind macht für den echten Grund der Weiterentwicklung nicht so viel aus…..AUSSER, dass es für einige Systeme möglich ist und für andere die richtige Chemie noch nicht gefunden. Alle Deine Fragen hängen zusammen mit Stromuebertragung, Stromlimitierung, Diffusion, Doppellagen und Wachstumfronten. Die dominierenden Prozesse spielen sich an der „Arbeitselektrode“ ab, da die „Counterlektrode“ nur einen Elektronenlieferant ist und (meistens) nicht der begrenzende Faktor.

An der Elektrode wo Metallatome reduziert werden, wächst eine Metallschicht und hier ist (meistens) das größte Problem. Dieses Wachstum ist (normalerweise) alles andere als „glatt“ und Berge, Türme und Whisker entstehen. In welchem Masse dieses passiert wird gegeben durch das Verhältnis von F(Flux Metallatome)/Mobilitaet(Metallatome auf der Oberflaeche). Je kleiner dieses Verhältnis, je mehr Zeit haben die Atome sich an niederenergetischen Stellen einzuordnen…und dieses sind dann die Täler, Löcher und Stufenkanten mit negativer Krümmung. Der Grund hierfür ist, dass an diesen Stellen mehr Nachbaratome sind und damit die Bindungsenergie erhöht und die totale Energie der Oberfläche erniedrigt wird. Bei extremen Fluxen oder weniger Mobilität, wachsen eben 3D Strukturen die zu Whiskern leiten können. Wenn so ein Whisker das Elektrolyt überbrückt kommt es zum Kurzschluss und die Zelle ist kaputt. Außerdem kann eine Oberfläche mit Whiskern viel weniger Strom liefern/aufnehmen, da das elektrische Feld der Oberfläche – projektiert in den Elektrolyten - komplett verändert und sogar abgeschirmt wird.

Wo und was ist denn nun die neue Technologie?
ADDITIVE!!!

Mit – teils sogar organischen – additiven kann das Wachstum extrem verändert werden!!! Auf atomarer Ebene ist es bis heute nicht klar, wie es genau funktioniert en dieses ist damit auch Teil von fundamentaler Forschung. Es ist alles mit der Chip Technologie begonnen, wo die Leitungsbahnen kleiner und kleiner werden jedoch nach „außen“ angeschlossen müssen werden. Diese Leitungsbahnen werden in Si geätzt und dann danach mit Elektrodeposition mit Cu gefüllt. Da wir mittlerweile (in Produktion bei einer Breite von nur 60nm angekommen sind – und in der Wissenschaft mit 13.5 nm arbeiten – ergibt sich das Problem Strukturen – von oben – zu füllen, die eine Tiefe von ca. 300 oder sogar 500 nm haben, obwohl die Breite nur ein Bruchteil hiervon ist. Das Ergebnis war Wachstum an den Ecken, die dann die Leiterbahn abgeschlossen hat und eben nicht mehr gefüllt!!! Es ist ein Cocktail (Cl + PEG + SPS (Thiols)) entwickelt worden, die das unglaubliche möglich machen. Obwohl die Ecken viel höher liegen und im direkten Kontakt sind mit dem Diffusionsprofiel der Atome im Elektrolyten, findet das Wachstum mit den Zutaten nur noch am Boden statt – und wir können die neue Generation Chips realisieren. Dieses nennt sich Superfilling. Wie gesagt es nicht bekannt, wie es nun echt funktioniert – Bindngsenergien und Diffusionbarrieren auf der Oberfläche müssen aber deutlich extrem verändert werden um das Wachstum komplett auf den Kopf zu stellen.

Das Ergebnis dieses Wachstums ist eben das füllen von Löchern, wodurch ein sehr flache Elektrode immer gewährleistet bleibt und keine Whiskers mehr wachsen können!!! – Cool? – den Impact für Batterien kannst Du Dir dann ja mal selber überlegen ;-)))
Wo ist nun das Problem? Da (noch) nicht bekannt ist, wie es funktioniert, es eine gezielte Forschung für ein bestimmtes System beinahe unmöglich – Black Magic + Chemie bleibt dann nur noch übrig…aber die Jungs sind auch ziemlich cool – da Sie oft irgendwie ein Gefühl haben, was funktionieren könnte.

Hier ist mal ein Link vom atomaren Wachstum auf einer Oberfläche IN einer Zelle:
https://www.youtube.com/watch?v=DA3lR4ZstFA
und
https://www.youtube.com/watch?v=-kIViWGQxDM
Die Schichten sind atomare Ebenen. Nach einiger Zeit kommt Cl mit in den Elektrolyten und voila – die Stufenkanten verändern komplett von einem rauen Wachstum zu einem glatten. Dieses hat dann auch Konsequenzen für das 3D Wachstum…

Das Bild im folgenden Link gibt mal den Unterschied an zwischen exakt denselbem Wachstum einmal nur mit CL und ein einmal mit CL + SPS (SPS ist der Hauptverursacher von Superfilling in diesem System).
https://www.flickr.com/photos/mro-share/24160132032/in/dateposted-public/

Ich hoffe dass nun einiges deutlicher geworden ist => die neue Technologie kommt auch immer auf den Markt….dauert allerding etwas…

Schoenes Wochenende,
Marcel




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