III. Innovationsworkshop „Energiespeicherung und deren ... · 2 Universität Leipzig, Institut...
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III. Innovationsworkshop „Energiespeicherung und deren zukünftige Applikationen: Physikalische Speichertechnologien“ 04. / 05. Juni 2012 Lutherstadt Wittenberg Tagungszentrum LEUCOREA
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III. Innovationsworkshop
„Energiespeicherung und deren zukünftige
Applikationen:
Physikalische Speichertechnologien“
04. / 05. Juni 2012
Lutherstadt Wittenberg
Tagungszentrum LEUCOREA
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Programm
Montag, 04. Juni 2012
Zeit Session Sprecher / Institution Zeit [min]
Titel
10:30 Hartmut Leipner MLU Halle
Eröffnung des Workshops
10:30 - 12:00 Session 1 Alexandra Buchsteiner MLU Halle Georg Garnweitner TU Braunschweig Andreas Krause namlab gGmbH
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Das Projekt „Super-Kon“: Entwicklung neuartiger Kondensatoren als Energiespeicher Herstellung integrierbarer nanopartikulärer Dünn-schicht-Kondensatoren CaTiO3 als Hoch-Epsilon Dielektrikum für Kondensa-toranwendungen
12:00 - 13:00 Mittagspause
13:00 - 15:00 Session 2 Bernd Ploss FH Jena Mandy Zenkner MLU Halle Rüdiger-A. Eichel KIT Jens Viebranz VDE
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Ferroelektrische 0-3 Keramik-Polymer Composites für Anwendungen in der Sensorik Entwicklung oxidischer Materialien für Kondensatoren mit hoher Energiedichte Concepts for next-generation high-energy density lithium-ion and metal-air batteries – insights into performance-limiting phenomena on an atomic scale Normung & Standardisierung als Wissenstransfer für Innovationen
15:00 - 15:30 Kaffeepause
15:30 - 17:00 Session 3 Thomas Hanemann KIT Andreas Roosen Uni Erlangen-Nürnberg Claudia Ehrhardt MLU Halle
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Entwicklung von Polymer-Keramik-Kompositen mit verbesserten dielektrischen Eigenschaften Herstellung von 3D-Strukturen über die keramische Mehrlagentechnik BaTiO3-Polymer-Kompositkondensatoren zur Ener-giespeicherung
ab 18:00 Abendveranstaltung / Konzert
Die Vortragszeit ist jeweils inklusive der geplanten 5 min Diskussionszeit angeben.
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Dienstag, 05. Juni 2012
Zeit Session Sprecher / Institution Zeit [min]
Titel
09:00 - 10:30 Session 4 Robert Dittmer TU Darmstadt Friedrich Kremer Uni Leipzig Andreas Brose OvGU Magdeburg
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Bismuth-basierte Hochtemperaturdielektrika The scaling of electrode polarization Aerosol Jet® Metallisierung für 3D-Packaging
10:30 - 11:00 Kaffeepause
11:00 - 12:30 Session 5 Christian Pithan FZ Jülich Jens Glenneberg MLU Halle Christian Schmidt Fraunhofer IWM Halle
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Mikroemulsions gestützte Synthese oxidischer Nano-partikel für die Herstellung polarer elektrokeramischer Systeme Charakterisierung neuartiger Kondensatoren zur Energiespeicherung auf der Basis von 0-3-Kompositen Lokalisierung elektrisch aktiver Defekte in mikro-elektronischen Bauteilen mittels Lock-in Thermogra-phie
12:30 - 13:30 Mittagspause
13:30 - 15:30 Session 6 Thomas Rödig Fraunhofer IKTS Dresden Hans Lustfeld FZ Jülich Wolfram Münchgesang MLU Halle
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Piezoelektrische Generatoren – Anforderungen an die Energiespeicher Metallische Nanoteilchen in Elektrolyten: Voraussage der Theorie und Vergleich mit dem Experiment Elektrische Charakterisierung von Kondensatoren als Energiespeicher unter Wechsel- und Gleichfeldbedin-gungen
15:30 Hartmut Leipner MLU Halle
Abschluss des Workshops
Die Vortragszeit ist jeweils inklusive der geplanten 5 min Diskussionszeit angeben.
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Abstracts
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Das Projekt „Super-Kon“: Entwicklung neuartiger Kondensatoren als Energiespeicher
A. Buchsteiner1, M. Zenkner1, T. Großmann1, C. Ehrhardt1, J. Glenneberg1, G. Wagner1,2, S. Lemm1, W. Münchgesang1, C. Pientschke1, M. Diestelhorst1, H. Beige1, S. G. Ebbinghaus1, H. S. Leipner1 1 Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg 2 Universität Leipzig, Institut für Mineralogie, Kristallographie und Materialwissenschaft Die von der Bundesregierung im Jahr 2010 beschlossene Energiewende stellt eine große tech-nische Herausforderung dar. Ein zentrales Thema ist dabei die Entwicklung und Anwendung neuer Speichertechnologien, um die erneuerbaren Energiequellen trotz ihrer hochgradig dis-kontinuierlichen Energieerzeugung optimal nutzbar zu machen. Bisher werden hauptsächlich Batterien und Akkumulatoren zur Speicherung elektrischer Energie genutzt. Sie weisen allerdings eine Reihe spezifischer Nachteile und Beschränkungen auf, die eine effektive Nutzung für die Speicherung regenerativer Energien erschweren oder sogar verhindern. Die meisten dieser Probleme sind durch das elektrochemische Arbeitsprin-zip dieser Speicher bedingt. Kondensatoren stellen hier einen alternativen Ansatz dar. Sie können u.a. extrem schnell geladen und entladen werden und weisen hohe Lebensdauern auf. Das interdisziplinäre Projekt „Super-Kon“ [1] an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg greift diesen Ansatz auf und entwickelt neuartige Kondensatoren auf Basis von 0-3-Kompositmaterialien. Dabei werden keramische Nanopartikel mit Perowskit-Struktur (z.B. BaTiO3) in ein Matrixmaterial (Glas/Polymer) mit optimierten elektrischen Eigenschaften eingebettet. Eine spezifische Oberflächenbeschichtung der keramischen Partikel sorgt dabei für eine gleichmäßige Verteilung in der Matrix. Elektrische Energiespeicher lassen sich im Wesentlichen durch ihre Energiedichte, Leistung-sdichte und Speicherdauer bzw. Selbstentladung charakterisieren. Daraus leiten sich die An-forderungen an einen Speicherkondensator ab: neben einer möglichst hohen Permittivität sind dies eine geringe elektrische Leitfähigkeit, hohe Durchbruchfeldstärken sowie die Möglich-keit, große und homogene Schichten herzustellen. Die verwendeten Kompositmaterialien vereinen dabei die Vorteile zweier Materialklassen, Keramiken (extrem hohe Permittivitäten) und Gläser/Polymere (hohe Durchbruchspannun-gen), und sie lassen sich leicht prozessieren. Die neuen Kompositdielektrika ermöglichen ho-he Ladespannungen, besitzen eine hohe thermische Stabilität sowie einen hohen Wirkung-sgrad. Unter dem Gesichtspunkt der Speicherung regenerativer Energien kommt einem weiteren Aspekt eine wesentliche Bedeutung zu: als Materialien können ökologisch weitgehend unbe-denkliche Ausgangsstoffe gewählt werden, die auch auf lange Sicht in ausreichendem Maße zur Verfügung stehen werden. Referenzen: 1. A. Buchsteiner, M. Zenkner, T. Großmann, C. Ehrhardt, M. Diestelhorst, S. Lemm, W. Münchgesang, C. Pientschke, J. Glenneberg, H. Beige, S. G. Ebbinghaus, H. S. Leipner: Pro-ceedings of SPIE 8102 (2011) 81021A.
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Herstellung integrierbarer nanopartikulärer Dünnschicht-Kondensatoren T. A. Cheema1, D. Taroata2, G. Schmid2, G. Garnweitner1 1 Institut für Partikeltechnik, Technische Universität Braunschweig, Volkmaroder Str. 5, 38104 Braunschweig 2 Siemens AG, Corporate Technology, Günter-Scharowsky-Str. 1, 91054 Erlangen Passive Komponenten wie Kondensatoren können derzeit nicht bzw. nur unter erschwertem Aufwand in Leiterplatten integriert werden, sondern werden üblicherweise gesondert gefertigt und auf die Leiterplatte angelötet, was ein Hemmnis bezüglich der weiteren Miniaturisierung darstellt. Eine direkte Integration von Kondensatoren scheitert jedoch bislang an der fehlen-den reproduzierbaren Herstellung dielektrischer Schichten mit hoher Permittivität bei Ferti-gungstemperaturen, die mit dem Leiterplattenmaterial kompatibel sind. In diesem Beitrag wird ein neuer Ansatz zur Herstellung von kapazitiven Dünnschichten vor-gestellt, der auf der nassen Abscheidung ultrakleiner ferroelektrischer Nanopartikeln beruht. Durch eine Optimierung der Partikelsynthese sowie eine weiterführende Modifikation der Partikeloberfläche können Schichten mit hohen anorganischen Feststoffgehalten bereits bei moderaten Trocknungstemperaturen erhalten werden, sodass die Herstellung und Trocknung der Schichten mit der Leiterplattenfertigung vollständig kompatibel ist [1]. Eine Monolage (SAM) dient zur zusätzlichen elektrischen Isolation der Schichten. Es wird gezeigt, dass die-lektrische Dünnschichten mit hoher Permittivität (mit Dk > 400) und hoher elektrischer Stabi-lität erreicht werden konnten [2].
Referenzen: 1. T. A. Cheema, D. Taroata, G. Schmid, G. Garnweitner, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1303 (2011) 39. 2. D. Taroata, G. Schmid, W.-J. Fischer, T. A. Cheema, G. Garnweitner: IEEE Trans. Die-lectr. Electr. Ins., in Druck.
Abbildung 1: REM-Aufnahme einer nanopartikulären Dünnschicht
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CaTiO3 als Hoch-Epsilon Dielektrikum für Kondensatoranwendungen A. Krause1, W. Weber1, U. Schröder1, T. Mikolajick12 1 namlab gGmbH, Nöthnitzer Straße 64, 01187 Dresden 2 Professur für Nanoelektronische Materialien - Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtech-nik, TU Dresden Ultradünne Kalziumtitanat (CaTiO3) Schichten werden als vielversprechendes Isolatormate-rial mit hoher Dielektrizitätskonstante untersucht, wie sie für Mikro-/Nanoelektronische Bauelemente benötigt werden [1]. Die Ergebnisse zeigen, dass CaTiO3 als inzipientes Ferroe-lektrikum durch seine größere Bandlücke von 4.2eV eine Alternative zu SrTiO3 darstellt (Abb.1). Es wurden komplette Metall-Isolator-Metall Kondensatoren hergestellt und ihre elektrischen Eigenschaften charakterisiert. Alle Schichten werden in-situ in einer UHV Sput-teranlage ohne Vakuumunterbrechung abgeschieden. Zur Strukturierung werden mittels Trockenätzung von Ru oder nasschemisch von TiN die Topelektroden zu Kondensatoren mit unterschiedlicher Größe (Durchmesser 100-500µm) strukturiert. Durch Tempern der Schich-ten konnten das Kristallisationsverhalten sowie die Änderungen im Leckstromverhalten näher untersucht werden. CaTiO3 mit Schichtdicken von 15nm zeigen bei einem Epsilon bis zu 104 bei 1V (E = 0,67MV/cm) einen Leckstrom I < 1 x 10-7 A/cm2. Amorphe Schichten von Ca-TiO3 mit einem Epsilon von ~30 zeigen Leckströme <1 x 10-9 A/cm2 bei Feldstärken größer 1 MV/cm. Mit Hilfe von temperaturstabilen Elektroden aus pyrolytischem Kohlenstoff konnte ebenfalls gezeigt werden, wie groß der Einfluss der Oberflächenrauigkeit auf das Leckstrom-verhalten ist.
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
1E-9
1E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
1E-3CaTiO
3
C/CTO/Ru Pt /CTO/Ru Pt/CTO/TiN (PDA) Pt/CTO/Ru (550°C)
SrTiO3
Ru/RuOx/Sr-rich STO/TiN @1V Ru/RuOx/TiOx/Sr-rich STO/TiN @ 1V Ru/STO/Top electrode @ 0.8V
Le
ck
str
om
be
i 1
V [
A/c
m²]
Äquivalente Schichtdicke zu SiO2 [nm]
Referenzen: 1. Krause, A.: Evaluation of the electrical and physical properties of thin calcium titanate high-k insulators for capacitor applications, J. Vac. Sci. Technol. B 29, 01AC07 (2011).
Abbildung 1: Vergleich Performance von CaTiO3 zu SrTiO3. Die kristallinen Proben von CaTiO3 zeigen durch die größere Bandlücke von 4.2eV ein deutlich besseres Leckstromverhalten als SrTiO3.
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Ferroelektrische 0-3 Keramik-Polymer Composites für Anwendungen in der Sensorik
B. Ploss Ernst-Abbe-Fachhochschule Jena, Hochschule für angewandte Wissenschaften, Fachbereich SciTec, Carl-Zeiss-Promenade 2, 07745 Jena Ferroelektrische Composites aus Keramikpartikeln in einer Polymermatrix sind unter vers-chiedenen Gesichtspunkten attraktiv für Anwendungen in der Sensorik. Man mag darauf ab-zielen, die hohen piezoelektrischen und pyroelektrischen Koeffizienten keramischer Ferroe-lektrika mit den guten mechanischen und akustischen Eigenschaften von Polymeren zu kom-binieren oder Materialeigenschaften gezielt maßzuschneidern. Vorteihaft für die Prozessie-rung ist, dass solche Composites mit der Halbleitertechnologie voll kompatibel sind. Von ganz besonderem Interesse für Sensoranwendungen ist die Realisierbarkeit kompensierter Pyro- oder Piezoelektrika. Durch geeignete Polung von Matrix und Einschlüssen von ferroelektrischen 0-3 Composites lassen sich pyroelektrische Materialien präparieren die keine piezoelektrische Aktivität zeigen oder Piezoelektrika ohne pyroelektrische Aktivität [1]. Pyroelektrische Sensoren auf der Basis solcher kompensierter Composites zeigen nahezu keine Querempfindlichkeiten auf mechanis-che Erschütterung oder Mikrofonie. In Kombination mit Dünnfilmtransistoren auf einem flexiblen Substrat lässt sich eine „elektronische Haut“ mit druck- und temperaturempfindli-chen Sensorelementen realisieren. Die Sensorelemente sind dabei völlig gleichartig aufgebaut und werden alleine durch das Polungsverfahren entweder zu Druck- oder Temperatursensoren [2]. Die dielektrische Permittivität von polymeren und keramischen Ferroelektrika unterscheidet sich drastisch. Dies bewirkt eine dielektrische Fehlanpassung in 0-3 Composites, die die py-roelektrische Leistungsfähigkeit begrenzt. Dotierung der Polymermatrix ist ein Ansatzpunkt zur Verringerung dieser Fehlanpassung. Erzielt wurde dadurch eine Steigerung des pyroelek-trischen Koeffizienten von PZT/Polyurethan um mehr als eine Größenordnung [3]. Für die gezielte Entwicklung optimierter Sensoreigenschaften ist eine theoretische Modellie-rung der Materialeigenschaften von Composites ganz wesentlich. Für den effektiven pyroe-lektrischen Koeffizienten wurde eine Effektiv-Medium-Theorie entwickelt, die exakte Vor-hersagen erlaubt, ohne dass die Topologie des Composites bekannt sein muss [4]. Referenzen: 1. B. Ploss et al.: Applied Physics Letters 76 (2000) 2776. 2. I. Graz et al.: J. Appl. Phys. 106 (2009) 034503. 3. B. Ploss et al.: IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Freq. Contr. 54 (2007) 2479. 4. B. Ploss et al.: IEEE Trans. on Diel. and El. Ins. 13 (2006) 1170.
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Entwicklung oxidischer Materialien für Kondensatoren mit hoher Energie-dichte
M. Zenkner1, T. Grossmann1, J. Glenneberg2, S. Lemm3, W. Münchgesang3, G. Wagner4, M. Diestelhorst3, C. Pientschke3, C. Ehrhardt1, A. Buchsteiner2, H. S. Leipner2, S. G. Ebbing-haus1 1 Institut für Chemie, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, 06120 Halle, 2 Interdisziplinäres Zentrum für Materialwissenschaften, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, 06120 Halle, 3 Institut für Physik, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, 06120 Halle, 4 Institut für Mineralogie, Kristallographie und Materialwissenschaft, Universität Leipzig, 04103 Leipzig Auf der Suche nach effektiven und flexiblen Speichersystemen bieten Kondensatoren ent-scheidende Vorteile gegenüber Akkumulatoren, beispielsweise schnelle Ladungs- und Entla-dungszeiten, lange Lebensdauer, Robustheit sowie geringe Herstellungs- und Wartungskos-ten. Im Rahmen des SuperKon-Projektes werden neuartige Kondensatoren auf Basis von 0-3 Kompositen entwickelt. Vielversprechendes Grundmaterial für die Kondensatoren stellen hierbei Perowsikte z.B. das BaTiO3 dar. Insbesondere die elektrischen Eigenschaften wie die hohe Permittivität, die geringen dielektrische Verlusten, die hohe Temperaturstabilität und die geringe elektrische Leitfähigkeit zeichnen das BaTiO3 aus. Jedoch werden diese Materialei-genschaften maßgeblich durch die Herstellung der Ausgangspulver geprägt. Geeignete Verfa-hren zur Synthese von Perowsikten sind nasschemische Methoden wie Sol-Gel- oder Precur-sortechniken. Diese liefern Pulver mit homogenen Partikelgrößen im Nanobereich sowie einer hohen Sinteraktivität. Nachfolgend werden die Pulver mittels Sprühtrocknung oder Fällung mit einer Glasmatrix umhüllt, um wichtige Merkmale des Glasmaterials, speziell die hohe Durchschlagsfestigkeit sowie die Reduzierung der Sintertemperatur, zu nutzen. Aus den umhüllten Kompositen wer-den Sinterlinge oder Folien hergestellt und umfassend charakterisiert.
SEM-Aufnahme einer BaTiO3-Keramik mit
Glasmatrix
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Concepts for next-generation high-energy density lithium-ion and metal-air batteries – insights into performance-limiting phenomena on an atomic
scale R.-A. Eichel Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS) Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 D-76344 Eggenstein-Leopoldshafen Spinel-type Li4Ti5O12 (LTO) and LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) are attractive electrode materials for lithium-ion battery applications owing to its light weight, high specific energy and almost vanishing mechanical strain upon Li-(de)intercalation. A strategy to design batteries for high-power density applications with high rate capability is to specifically tailor the defect struc-ture by means of aliovalent doping. In the present contribution, MgO-doped LTO and RuO2-doped LNMO have been investigated. The results presented focus on defect-structure – property relationships. For MgO-doped LTO, its is demonstrated that the Mg2+-ions are incorporated for dopant concentrations below 0.45 mol% at the Li(8a)-sites, thus acting as a donor-type center and facilitating a markedly improved conductivity. For reason of charge compensation, part of the titanium ions are re-duced to Ti3+, thus acting as an acceptor-type center. Enhanced electronic conductivity is ob-tained by combined polaronic and electronic conduction. RuO2-doped LNMO still release a capacity of 135 mAhg−1 at a high discharge rate of 1470 mAg−1 (10 C) and exhibit excellent cyclic performance. The obtained improvement in battery performance is attributed to the donor-type Ru4+-doping, where the corresponding acceptor-type defects formed to maintain electro-neutrality improve both the electronic conductivity by generating conduction electrons, and the Li+ diffusion rate through the formation of nickel vacancies. A pronounced gain in specific energy as compared to the lithium-ion technology is obtained for metal-air batteries. Here, we present a non-aqueous primary silicon-air battery. This sys-tem is comprised of a silicon wafer as the anode active material and a highly conductive hy-drophilic room temperature ionic liquid electrolyte (1-ethyl-3-methylimidazolium oli-gofluorohydrogenate [EMI·(HF)
2.3F]).
Different mechanisms that lead to an early discharge termination and thus limitation of bat-tery performance are outlined. Scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spec-troscopy show that during discharge the "wet" face of the air cathode is gradually covered with discharge products, which prevents the continuous diffusion of oxygen through the elec-trode-electrolyte interface. EPR demonstrates a degradation of the MnO2 oxygen reduction catalyst. The results show that during discharge the air electrode undergoes an deactivation where the MnO2-surface becomes covered with an electrocatalytically inactive MnF2-layer. This mechanism results in a discharge capacity loss.
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Normung & Standardisierung als Wissenstransfer für Innovationen Dipl.-Ing. (FH) Jens Viebranz DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE Normung und Standardisierung sind heute aus dem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Weder im privaten noch im industriellen Bereich kann auf sie verzichtet werden. Häufig wer-den Normen und Spezifikationen von Menschen genutzt, ohne zu wissen was sich dahinter verbirgt, denn sie sind zu einer Selbstverständlichkeit des Alltags geworden.
Im Bereich der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik ist die DKE für die Erar-beitung aller Normen und Spezifikationen verantwortlich.
Grundlegendes Ziel ist es aber auch, ausgehend von der Forschung und Entwicklung sowie von hochinnovativen Technologiegebieten neue Trends für den Normungs- und Standardisie-rungsbedarf zu erkennen und aufzugreifen. Die zeitnahe Umsetzung der dort gefundenen Er-gebnisse ist notwendig, um den Wissens- und Technologietransfer zwischen den beteiligten Kreisen zu fördern und zu beschleunigen sowie die effiziente Nutzung von Ressourcen (z. B. Technische Experten, Informationen und Arbeitsabläufe) zu ermöglichen. Die Standardisie-rung leistet hierfür wertvolle Beiträge durch das Bereistellen von Spezifikationen (Leitfäden und VDE-Anwendungsregeln), die strukturiert und nach definierten Regeln erarbeitet werden.
Die wesentlichen Angebote der Standardisierung sind:
� Erarbeiten von Spezifikationen, die sich später unter der Einbeziehung aller interes-sierten Kreise und der Öffentlichkeit konsensbasiert in Normen überführen lassen.
� Beratung und Bereitstellung der Dienstleistung und Infrastrukturen zu Standardisie-rungsarbeiten, z. B. bei der Auswahl der geeigneten Veröffentlichungsform.
� Vom BMWi geförderte INS-Projekte (Innovation mit Normen und Standards) sollen den Normungstransfer in die Wissenschaft ermöglichen. Sie werden angeregt, initiiert und koordiniert.
� Beteiligung an öffentlich geförderten Forschungs- und Entwicklungsprojekten als Pro-jektpartner oder Koordinator, z. B. Erarbeiten und Einreichen von Forschungsanträ-gen.
� Unterstützung bei Einbringung von Spezifikationen auf nationaler, europäischer oder internationaler Ebene [1].
Referenzen: 1. DKE-Homepage: ww.dke.de
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Herstellung von 3D-Strukturen über die keramische Mehrlagentechnik A. Roosen1 1 Universität Erlangen-Nürnberg, Department Werkstoffwissenschaften, Lehrstuhl Glas und Keramik, Erlangen Die keramische Mehrlagentechnik [1] wird großtechnisch zur Herstellung mehrlagiger Pro-dukte wie Kondensatoren, hochintegrierte Schaltungen, Sensoren, Aktuatoren oder Membra-nen genutzt. Das Verfahren basiert auf der Grünfolie, die über das Foliengießverfahren [2] hergestellt wird und die über Schneiden, Metallisieren, Laminieren, Stapeln und Sintern wei-terverarbeitet wird. Beim Foliengießen wird ein keramischer Schlicker über einen Gießschuh auf ein bewegtes Trägerband zu einem dünnen Film von 1 bis 1.500 µm Stärke kontinuierlich ausgezogen. Der Schlicker besteht aus Lösemittel, Dispergator, Pulver sowie Binder und Weichmacher. Der Schlicker soll möglichst viel Feststoff enthalten, weshalb Lösemittel und Dispergator in der Aufbereitung eine wichtige Rolle spielen. Die Zugabe von Binder und Weichmacher führt zu einem strukturviskoses Fließverhalten des Schlickers, verleiht aber der Folie nach dem Trocknen Festigkeit und Flexibilität sowie die für den 3D-Aufbau notwendige Laminierbarkeit. Die Grünfolien können über den Siebdruck metallisiert werden. Nach dem Laminieren der gestapelten unbedruckten oder bedruckten Folien erfolgen der Binderausbrand und das Sintern, wobei die Grünfolien in die eigentliche Keramik mit ihren gewünschten Ei-genschaften überführt werden. Der Vortrag gibt einen Überblick über das Verfahren und seine vielfältigen Produkte. Die einzelnen Verfahrensschritte von der kolloidalen Aufbereitung bis zum Ko-Sintern werden vorgestellt. Das Entwicklungspotential zur Herstellung von hochintegrierten, multifunktiona-len, komplexen Bauteilen wird diskutiert. Auf die dabei auftretenden verfahrenstechnischen und werkstoffwissenschaftlichen Herausforderungen wird eingegangen. Referenzen: 1. A. Roosen: 3-D structures via tape casting and lamination. Adv. in Sci. a. Techn. 45 (2006) 397-406 2. A. Roosen: Tape Casting. In Ceramics Science and Technology: Synthesis and Processing. R. Riedel, I.W. Chen (eds.), Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany, 2012, 39-62
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BaTiO3–Polymer-Kompositkondensatoren zur Energiespeichung C. Ehrhardt1, C. Fettkenhauer1, J. Glenneberg2, W. Münchgesang3, T. Grossmann1, M. Zenkner1, H. S. Leipner2, A. Buchsteiner2, G. Wagner4, M. Diestelhorst3, S. Lemm3, C. Pientschke3, H. Beige3, S.G. Ebbinghaus1
1 Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Institut für Chemie, Kurt-Mothes-Str. 2, D-06120 Halle (Saale) 2 Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Interdisziplinäres Zentrum für Materialwissen-schaften, Heinrich-Damerow-Str. 4, D-06120 Halle (Saale) 3 Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Institut für Physik, Von-Danckelmann-Platz 3, D-06120 Halle (Saale) 4 Universität Leipzig, Fakultät für Chemie und Mineralogie, Johannisallee 29, D-04103 Leip-zig Die Speicherung elektrischer Energie stellt einen technologisch und wirtschaftlich sehr wich-tigen Aspekt in der Energieversorgung dar. Zur kurzfristigen Speicherung sind Kondensato-ren besser geeignet als Akkumulatoren, da ihr Speicherprinzip nicht auf chemischen Prozes-sen beruht. Heutzutage werden zumeist Keramiken oder Polymere als Dielektrika in Konden-satoren eingesetzt, wobei beide Materialien typische Vor- und Nachteile aufweisen. Hoch-leistungsdielektrika auf Basis von Bariumtitanat–Polymer-Kompositen ermöglichen es, die Vorteile beider Materialklassen zu vereinen, also die hohe Permittivität der oxidischen Kom-ponente mit den hohen Durchbruchspannungen und der guten Verarbeitbarkeit von Polyme-ren zu kombinieren [1,2].
Abbildung 1: Querschnitt REM eines BaTiO3–Polymer-Komposit Dünnfilms
Wir stellen Kompositdielektrika auf Basis von BaTiO3-Nanopartikeln in einer stark fluorier-ten Polymermatrix vor. Besonderes Interesse wird dabei der oxidischen Komponente beige-messen, da die Einbettung spezielle Oberflächenveränderungen zur Kompatibilitätssteigerung voraussetzt. Durch Belegung der Partikel mit oberflächenaktiven Stoffen ist es möglich, eine homogene Partikelverteilung innerhalb der Matrix zu erhalten. Mittels Spin Coating wurden dünne Kompositschichten erzeugt und zur Optimierung der Filmqualität systematisch ver-schiedene Präparationsparameter variiert. Erste Messungen ergaben deutlich verbesserte die-lektrische Eigenschaften im Vergleich zum reinen Polymer. Referenzen: 1. P. Kim, S. C. Jones, P. J. Hotchkiss, J. N. Haddock, B. Kippelen, S. R. Marder, J. W. Perry: Advanced Materials 19 (2007) 1001. 2. Y. Kobayashi, T. Tanase, T. Tabata, T.Miwa, M. Konno: Journal of European Ceramic Society 28 (2008) 117.
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Bismuth-basierte Hochtemperaturdielektrika J. Roedel1, W. Jo1, R. Dittmer1, J. Zang1, and M. Acosta1, Technische Universitaet Darmstadt, FB Material- und Geowissenschaften, FG NAW In den letzten Jahren entwickelten sich eine Reihe von neuen Dielektrika, die fuer verschiede-ne Anwendungen zunaechst als Nebenprodukt der Forschung an bleifreien Piezokeramiken entstanden. Neben neuen PTCR Materialien sind das auch Dielektrika mit Einsatzgebiet bis zu hohen Temperaturen, wie sie von der Air Force in den USA gefoerdert werden, aber auch fuer den Motorenbau und beim Einsatz von Tiefbohrungen in Frage kommen. Zusaetzlich bieten diese Materialien strukturell neue Moeglichkeiten. BNT-BT (Bismuth-natriumtitanat – Bariumtitanat) und BNT-BKT (Bismuth-kaliumtitanat – Bariumtitanat) sind nichtergodische Relaxoren, die sowohl tetragonale als auch rhomboedri-sche polare Nanoregionen aufweisen koennen. Durch Dotierung werden diese Materialien in ergodische Relaxoren umgewandelt und weisen geringe dielektrische Verluste und hohe Per-mittivitaeten auf. Durch geschickte Dotierung kann dabei die Permittivitaet ueber einen gros-sen Temperaturbereich (bis zu von -50 C zu +400C) relativ temperaturinsensitiv gestaltet werden. Dabei weist die RC Konstante bei 300C geringere Werte auf als andere vergleichbare Mate-rialien. Untersuchungen zur Struktur (Neutronenbeugung und Ramanspektros-kopie als Funktion der Temperatur, Per-mittivitaet als Funktion der Temperatur und des elektrischen Feldes geben Auf-schluss ueber die inhaerenten Mechanis-men in diesen neuen Materialien. Ein ers-tes, bereits publiziertes Beispiel [1] ist in Abb. 1 gezeigt. Die vorgestelle Material-palette umfasst BNT-BT-KNN, BNT-BKT-KNN und BNT-BT-CZ.
Referenzen:
1. Robert Dittmer, Wook Jo, Dragan Damjanovic and Jürgen Rödel “Lead-free High-Temperature Dielectrics with Wide Operational Range”, J. Appl. Phys., 109, 034107 (2011)
Abbildung 1: Permittivitaet und Verlust in BNT-BT-KNN
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The scaling of electrode polarization F. Kremer1, A. Serghei2 and J. R. Sangoro3 1 Institute of Experimental Physics I, University of Leipzig, Linnéstr. 5, 04103, Leipzig, Germany 2 Université Lyon 1, CNRS-UMR 5223, Ingénierie des Matériaux Polymères, F-69622 Villeurbanne, France 3 University of Tennessee, Knoxville, Tennessee 37996, USA A quantitative description is suggested for electrode polarization, an ubiquitous phenomenon which takes place at the interface between a metallic and an ionic conductor and results in an increase by many orders of magnitude in the net dielectric response of the sample cell. Based on the fact that due to coulombic interactions, the mobility of charge carriers is drastically slowed down at the metal/ionic conductor interface, this approach quantitatively reproduces the observed scaling laws and opens perspectives in the physics of charge transport at inter-faces. Referenzen: F. Kremer, A. Schönhals. Broadband Dielectric Spectroscopy. Springer, Berlin, 2003. A. Serghei, J. R. Sangoro, and F. Kremer. Electrical Phenomena at Interfaces and Biointer-faces: Fundamentals and Applications in Nano-, Bio-, and Environmental Sciences. First Edi-tion, Edited by Hiroyuki Ohshima. 2012 John Wiley & Sons, Inc. Published 2012 by John Wiley & Sons, Inc. A. Serghei, M. Tress, J. R. Sangoro, and F. Kremer. Electrode polarization and charge trans-port at solid interfaces. Phys. Rev. B 80 (2009) 184301.
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Aerosol Jet® Metallisierung für 3D-Packaging A. Brose1, T. Leneke1, S. Hirsch1, B. Schmidt1
1 Institut für Mikro- und Sensorsysteme, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Der marktübergreifend anhaltende Trend der Miniaturisierung in der Elektronikentwicklung für Consumer-, Automotive- und Medizintechnikprodukte verlangt nach fortschrittlichen Pa-ckaginglösungen. Der Einsatz von dreidimensionalen Schaltungsträgern ermöglicht die Integ-ration von Schaltungsaufbauten in Gehäuseteilen. Dies verlangt nach geeigneten Metallisie-rungsverfahren, die eine dreidimensionale Strukturerzeugung und einen geringen Leiterbahn-abstand erlauben. Das Aerosol Jet® Verfahren bietet die Möglichkeit leitfähige Strukturen maskenlos aufzu-bringen. Dazu wird das flüssige Ausgangsmaterial pneumatisch oder per Ultraschallenergie in ein Aerosol überführt und durch einen Transportgasstrom zu einer Düse geleitet, die sich über einem in XY-Richtung beweglichen Substrattisch befindet (siehe Abbildung 1 links). Für die Abscheidung leitfähiger Strukturen können Metalltinten, deren Partikelgröße im Na-nometerbereich liegt, eingesetzt werden, die nach dem Drucken einen Sinterschritt benötigen, um leitfähige Schichten zu bilden [MMT09]. Alternativ ist es möglich eine palladiumhaltige Tinte aufzubringen, die als katalytische Startschicht für eine chemische Kupferabscheidung dient [ESTC] (siehe Abbildung 1 rechts). In diesem Beitrag wird das Aerosol Jet Verfahren vorgestellt und mit konkurrierenden Me-thoden, wie dem Ink Jet Druck, verglichen. Anhand von ausgewählten Applikations-beispielen wird das Potential für die Erzeugung dreidimensionaler Metallisierungen erläutert und diskutiert.
Referenzen: 1. M. Hedges - "3D MID Manufacture via the M³D Process" Proceedings - 8th International Congress Molded Interconnect Devices, Nuremberg-Fuerth, Germany, September 24.-25. 2008 2. A. Brose, T. Leneke, S. Hirsch, B. Schmidt – “Aerosol deposition of catalytic ink to fabri-cate fine pitch metallizations for moulded interconnect devices (MID)” Electronic System-Integration Technology Conference (ESTC), 2010 3rd; 10/2010
Abbildung 1: Prinzip der Aerosolabscheidung (links), gedruckte Antennenstruktur (rechts)
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Mikroemulsions gestützte Synthese oxidischer Nanopartikel für die Herstel-lung polarer elektrokeramischer Systeme
C. Pithan1, J. Dornseiffer2, R. Waser1,3 1 Peter Grünberg Institut PGI 7: Elektronische Materialien, Forschungszentrum Jülich GmbH, D-52428 Jülich 2 Institut für Energie- und Klimaforschung IEK 8: Troposphäre, Forschungszentrum Jülich GmbH, D-52428 Jülich 3 Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik, RWTH Aachen, D-52047 Aachen Die Verwendung mizellarer Systeme (Mikroemulsionen) als Reaktionsmasken bei der Mate-rialsynthese Oxid-basierter polarer Elektrokeramiken, so wie di-, ferro- oder piezoelektrischer Materialien, bietet eine Reihe wichtiger und einzigartiger Vorzüge hinsichtlich des Designs und der Realisierung neuartiger, teilweise nanostrukturierter Funktionswerkstoffe. Während der Entstehung der keramischen nanokristallinen Primärpartikel werden Keimbildung und –wachstum weitgehend – im idealen Fall vollständig – auf das außerordentlich kleine Volumen individueller Mizellen beschränkt. Demzufolge können sowohl hinsichtlich der Teilchengröße als auch bezüglich des Agglomerationsgrades wohldefinierte Pulver bis auf die Primärstruktur in der Größenordnung weniger nm für die weitere keramische Verarbeitung hergestellt wer-den. Das Syntheseverfahren stellt sich für die nachfolgende keramische Prozesstechnik als sehr flexible hinsichtlich der herzustellenden Gefüge- und Materialmorphologie dar. Es eignet sich sowohl zur Herstellung ultrafeinkörniger Keramiken, hat sich allerdings auch zum unmit-telbaren Abscheiden kolloidaler keramischer Tinten zu sehr dünnen, mesoskopischen oder aber auch relativ dicken Schichten über Verfahren wie beispielsweise Tintenstrahldrucken bewährt. In den meisten technologisch relevanten Fällen wird für die Partikelsynthese hierbei eine flüssige Phase, in der die elementaren Bestandteile auf molekularer Ebene bereits homo-gen vermischt vorliegen, als Vorstufe für die Reaktion verwendet. Ein verhältnismäßig neuar-tiges Materialkonzept besteht in der Herstellung von Nanokompositschichten über sogenannte Hybridlösungen, also Kombinationen molekularer metallorganischer Prekursorlösungen und Dispersionen, deren nanokristalline Partikel mittels Mikroemulsionen synthetisiert wurden. Der vorliegende Beitrag stellt einige allgemeine Prinzipien der Synthese und Verfahrenstech-nik mit mizellaren Systemen dar, die an Hand einzelner konkreter Beispiele, die für elektroke-ramische Anwendungen relevant sind veranschaulicht werden.
(a)
(b)
Abbildung 1: Prinzip der Herstellung mesoskopischer Schichten aus kolloidalen Hybridlö-
sungen
Referenzen: 1. C. Pithan, D. Hennings, R. Waser: Int. J. Appl. Ceram. Technol. 2 (2005) 1. 2. C. Pithan, T. Schneller et al.: Int. J. Mat. Res. 97 (2006) 5. 3. T. Schneller, C. Pithan et al.: J. Mater. Chem. 21 (2011) 7953.
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Charakterisierung neuartiger Kondensatoren zur Energiespeicherung auf
der Basis von 0-3-Kompositen
J. Glenneberg1, A. Buchsteiner1, H. S. Leipner1, M. Zenkner2, T. Großmann2, C. Ehrhardt2, S. G. Ebbinghaus2, M. Diestelhorst3, S. Lemm3, W. Münchgesang3, H. Beige3, G. Wagner1,4
1Interdisziplinäres Zentrum für Materialwissenschaften, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, 06099 Halle 2Institut für Chemie, AG Festkörperchemie, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, 06099 Halle 3Institut für Physik, AG Physik ferroischer Materialien, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, 06099 Halle 4Institut für Mineralogie, Kristallographie und Materialwissenschaft, Universität Leipzig, 04275 Leipzig Dünschichtkondensatoren mit hohen Energiespeicherdichten stellen eine alternative Lösung zur Energiespeicherung dar. Ihre Vorteile liegen in schnellen Lade-und Entladezyklen, langen Lebensdauern, geringen Herstellungskosten sowie hoher Robustheit verbunden mit geringen Wartungskosten. Ziel unserer Arbeit ist die Entwicklung neuartiger Kondensatoren auf Basis von 0-3-Kompositen. Zu diesem Zweck werden Nanopartikel unterschiedlicher Perowskite (BaTiO3, Ba(Ti,Ge)O3, CaCu3Ti4O12) in eine organische oder anorganische Matrix eingebettet. Um eine gleichmäßige Verteilung der Nanopartikel in der Matrix zu gewährleisten, werden die einzelnen Perowskitpartikel, abhängig von der Matrix, mit einer speziellen Umhüllung ver-sehen. Im Fall der organischen Matrix werden die Perowskite mit modifizierten Phosphon-säuren umhüllt, während im Fall der anorganischen Matrix, spezielle Gläser die Agglomera-tion der Nanopartikel unterbinden sollen. Die Größe und Verteilung der Nanopartikel bestimmen weitgehend die elektrischen Eigen-schaften des späteren Kondensators. Aus diesem Grund ist genaue Kenntnis der Mikrostruktur des Kondensatordielektrikums notwendig. Um die einzelnen Parameter zu bestimmen, wird die mikroskopische Struktur der Komposite mit Hilfe eines atmosphärischen Rasterelektro-nenmikroskops (ESEM) im Rückstreuelektronenkontrast (BSE) sowie Sekundärelektronen-kontrast (SE) abgebildet. Neben diesen Untersuchungen wurden ausgewählte Proben mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), gekoppelt mit energiedispersiver Röntgenspekt-roskopie (EDX) analysiert. Diese Untersuchungen ermöglichen es, Aussagen zur chemischen Zusammensetzung und Mikrostruktur der Komposite zu treffen, welche anschließend im Zu-sammenhang mit den resultierenden elektrischen Eigenschaften betrachtet werden können.
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Lokalisierung elektrisch aktiver Defekte in mikro-elektronischen Bauteilen mittels Lock-in Thermographie
C. Schmidt, T. Höche, F. Altmann Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik IWM Halle Walter-Hülse-Strasse 1 06120 Halle Für die Sicherstellung von Funktionalität und Zuverlässigkeit mikroelektronischer Bauteile bei zunehmender Funktionalitätsdichte und kleiner werdenden Bauteildimensionen ist die Fehleranalyse von entscheidender Bedeutung. Eine wichtige Rolle spielt hierbei die Lokali-sierung der Fehlerstelle, welche für eine hohe Erfolgsrate den Anforderungen der zerstörung-sfreien und präzisen Zuordnung trotz zunehmender Bauteilkomplexität gerecht werden muss. Für die Lokalisierung elektrisch aktiver Defekte (z.B. Kurzschlüsse, lokale elektrische Dur-chbrüche) wird in zunehmendem Maße die Methode der Lock-in Thermographie (LIT) ver-wendet. Unter Verwendung einer gepulsten elektrischen Anregung wird die am Defekturs-prung entstehende Wärme mittels einer hochsensitiven Wärmebild-Kamera erfasst und die resultierende thermische Antwort in Echtzeit mit internen Korrelationsfunktionen gewichtet. Im Vergleich zur Verwendung stationärer Verfahren ergibt sich daraus der Vorteil einer ho-hen Ortsauflösung (µm-Bereich) und Sensitivität (µW). Im Rahmen des Vortrages soll das Grundprinzip der Messmethode erläutert und die Anwendung an ausgewählten Beispielen vorgestellt werden.
Abbildung 1: Lokalisierung eines elektrisch aktiven Defekts am Beispiel eines Hall-Sensors
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Piezoelektrische Generatoren – Anforderungen an die Energiespeicher T. Rödig1, A. Schönecker1
1 Fraunhofer Institut für keramische Technologien und Sinterwerkstoffe (IKTS), Winterberg-straße 28, 01277 Dresden Die Nutzung piezoelektrischer Generatoren ist seit langem bekannt. Vor mehr als 40 Jahren kamen piezoelektrische Gasanzünder auf den Markt. Diese erzeugen bei mechanischer Belas-tung eine sehr hohe elektrische Spannung bis zur Durchbruchsfeldstärke von Luft. Ein Funke entsteht. Später, 1980, wurde die Idee elektronische Schaltungen (low power) mit piezoelekt-rischen Generatoren zu versorgen, geboren. Ziel war es den Reifendruck von Kraftfahrzeugen zu überwachen. Bei unzureichendem Luftdruck wird ein piezoelektrischer Generator stark deformiert und erzeugt eine hohe Energiemenge, die ausreicht ein Funktelegramm abzusen-den. Seitdem ist der elektrische Energiebedarf von elektronischen Bauelementen deutlich gesun-ken bei gleichzeitiger Steigerung der Leistungsfähigkeit. Parallel dazu wurden leistungsfähi-gere piezokeramische Werkstoffe entwickelt, die eine höhere Energiewandlung erlauben. Daraus resultiert ein erneutes enormes Interesse piezoelektrische Generatoren in Kombination mit low power Elektronik einzusetzen. Am Beispiel eines aktuellen Forschungsprojektes wird gezeigt, wie energieautarke Sensornetzwerke, versorgt durch piezoelektrische Generatoren, in der Lage sind mechanische Strukturen (CFK, Flugzeuge) zu überwachen. Damit könne Schä-den rechtzeitig erkannt werden. Das erlaubt leichtere Bauweisen von Flugzeugstrukturen. Damit wird die CO2-Emission reduziert. Ziel des Vortrages ist es ein Verständnis für die besonderen Anforderungen piezoelektrischer Generatoren an die Speichertechnik zu geben. Dazu wird in einem ersten Schritt auf die Funk-tionsweise piezoelektrischer Werkstoffe im Generatorbetrieb eingegangen. Besonderes Au-genmerk liegt auf den erreichbaren Strömen und Spannungen sowie der Verfügbarkeit von piezokeramischen Werkstoffen und der Herstellungstechnologie. Am Beispiel eines aktuellen Forschungsthemas werden die Anforderungen an die Energiespeicher für piezoelektrische Generatoren erörtert.
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Metallische Nanoteilchen in Elektrolyten: Voraussage der Theorie und Vergleich mit dem Experiment
H. Lustfeld1, C. Pithan2, M. Reißel3
1 PGI-1 Forschungszentrum Jülich, D52425 Jülich 2 PGI-7 Forschungszentrum Jülich, D52425 Jülich 3 Fachhochschule Aachen, Abteilung Jülich, D52428 Jülich
Es ist bekannt, daß die schon großen dielektrischen Konstanten von Elektrolyen wie BaTiO3 durch Zusatz metallischer Nanoteilchen (z.B. Ni, Cu oder Ag) noch weitaus stärker vergrößert werden können. Der Vergößerungsfaktor kann 1000 oder mehr betragen. Die folgenden daraus resultierenden Eigenschaften dieser Komposite werden hier theoretisch behandelt und zwar:
i) Leitfähigkeit dünner Schichten der Komposite anhand des Brick-Layer Modells (BLM),
ii) dielektrische Eigenschaften dieser Komposite anhand eines erweiterten Brick-Layer Modells (PBLM), das intrinsisch Perkolation einschließt. Das PBLM kann die auftretenden Phänomene gut beschreiben und führt zu einem Verständnis der physikalischen Eigenschaften, insbesondere der Tatsache, daß die dielektrische Konstante unterhalb der Perkolationsgrenze steil ansteigt. Es führt aber auch zu der Voraussage, daß der steile Anstieg intrinsisch verknüpft ist a) mit einem dramatischen Abfall der Durchbruchspannung, b) mit einem ebenso dramatischen Abfall der Fähigkeit, elektrische Energie zu speichern. Wir schließen, daß metallische Elektrolyt-Komposite (z.B. BaTiO3 + Einschluß metallischer Nanoteilchen) trotz extrem hoher dielektrischen Konstante nicht geeignet sind für die Verwendung als elektrische Energiespeicher.
Referenzen: 1. H. Lustfeld, C. Pithan and M. Reißel: J. Eur. Ceram. Soc. 32 (2012) 859.
Abbildung 1: Vergleich zwischen gemessenem relativen Anwachsen der dielektrischen Konstante infolge Zu-satzes von Cu Nanoteilchen in Ba-TiO3 und unserer Theorie. Etwas un-terhalb der Perkolationsgrenze, die bei pc ≈0.28 liegt, findet ein steiler Anstieg statt, der, wie wir zeigen, (kontraintuitiv) zu einer verschlech-terten Speicherfähigkeit elektrischer Energie führt, vgl. auch Ref. [1].
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Elektrische Charakterisierung von Kondensatoren als Energiespeicher unter Wechsel- und Gleichfeldbedingungen
W. Münchgesang1, S. Lemm1, M. Diestelhorst1, C. Erhardt2, J. Glenneberg3, M. Zenkner2, T. Großmann2, A. Buchsteiner3, S. G. Ebbinghaus2, H. S. Leipner3
1 Institut für Physik, Martin-Luther-Universität Halle−Wittenberg, D-06099 Halle 2 Institut für Chemie, Martin-Luther-Universität Halle−Wittenberg, D-06099 Halle 3 Interdisziplinäres Zentrum für Materialwissenschaften , Martin-Luther-Universität Halle− Wittenberg, D-06099 Halle Der Einsatz von Komposite-Kondensatoren als Energiespeicher stellt eine vielversprechende Alternative zu anderen auf elektrochemischen Prozessen beruhenden Energiespeichern wie Batterien und Supercaps dar. Für den Vergleich der unterschiedlichen Speichertechnologien ist eine korrekte Bestimmung der Energie- und der Leistungsdichten, sowie der Selbstendladungszeiten notwendig. Für die elektrische Charakterisierung von Kondensatoren sind für diese Bestimmung zwei Messverfahren einsetzbar, die Impedanzspektroskopie [1,2] und die Ladungsmessung [1,2]. Die erzielten Messergebnisse beider Verfahren können dabei aber erheblich von einander abweichen. Ein Vergleich der Messmethoden, an Hand von Kondensatoren auf BaTiO3-Basis, zeigt die mögliche Ursachen für diese Unterschiede auf und gibt die Interpretationsgrenzen der jeweiligen Messergebnisse an. Referenzen: 1. D. Meschede: Gerthsen Physik: Springer (2002). 2. E. W. Otten: Repetitorium Experimentalphysik: Springer (2003).
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Liste der Teilnehmer
Name Vorname Institution / Einrichtung e-mail-Adresse Beige Horst Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Institut für Physik
Brenner Peter Kamag Transporttechnik GmbH
Brose Andreas Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institut für Mikro- und Sensorsysteme
Buchmann Jonas Kamag Transporttechnik GmbH
Buchsteiner Alexandra Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Interdisz. Zentrum für Materialwissensch.
Carrara Laetitia Siemens AG
Diestelhorst Martin Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Institut für Physik
Dittmer Robert TU Darmstadt FB Material- und Geowissenschaften
Ebbinghaus Stefan Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Institut für Chemie
Ehrhardt Claudia Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Institut für Chemie
Eichel Rüdiger-A. Karlsruher Institut fuer Technologie Institut für Angewandte Materialien
Falkenhagen Manfred Ingenieurbüro Falkenhagen
Garnweitner Georg TU Braunschweig Institut für Partikeltechnik
Glenneberg Jens Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Interdisz. Zentrum für Materialwissensch.
Großmann Thomas Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Institut für Chemie
Hahne Steffen FH Jena
Hanemann Thomas Karlsruher Institut für Technologie Institut für Angewandte Materialien
Hirsch Sören Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institut für Mikro- und Sensorsysteme
Krause Andreas namlab gGmbH
Kremer Friedrich Universität Leipzig Institut für Experimentelle Physik I
Lange Falk BMW Peugeot Citroën Electrification GmbH
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Name Vorname Institution / Einrichtung e-mail-Adresse
Leipner Hartmut Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Interdisz. Zentrum für Materialwissensch.
Lemm Sebastian Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Institut für Physik
Lustfeld Hans Forschungszentrum Jülich PGI-1
Münchgesang Wolfram Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Institut für Physik
Pientschke Christoph Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Institut für Physik
Pithan Christian Forschungszentrum Jülich Elektronische Materialien / PGI-7
Ploss Bernd FH Jena Abteilung SciTec
Rödig Thomas Fraunhofer-Institut für Keramische Technolo-gien und Systeme, Dresden
Roosen Andreas Universität Erlangen-Nürnberg FB Werkstoffwissenschaften
Schmidt Christian Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik IWM Halle
Schmidt Marc-Peter Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institut für Mikro- und Sensorsysteme
Schubert Werner UBW Universal-Beschichtung GmbH Wolfen
Suckau Kristin Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Institut für Physik
Thomas Desessarts Magali Forschungszentrum Jülich Institut für Energie- und Klimaforschung
Trutschel Markus Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Interdisz. Zentrum für Materialwissensch.
Ueltzen Matthias Technologieberatung Ueltzen
Viebranz Jens DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik
von Nordheim Danny FH Jena
Zenkner Mandy Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Institut für Chemie
