Polarisationsmechanismen in Festkörperelektrolyten

Abstract

Strukturen aus Polyethylenoxid werden als Modellsystem eines Festkörperelektrolyten hergestellt. Die elektrischen Eigenschaften des Systems können durch thermische Platzwechsel von Ionen in einer Multi-Mulden Energiestruktur beschrieben werden. In einem diskreten, drei-dimensionalen Hopping-Modell werden deterministische sowie probabilistische Anteile zur Simulation dieses Modellsystems eingebunden. Es fluktuieren hierbei Ionen in der Energiestruktur über Potentialbarrieren zwischen zwei planparallelen Elektroden. Simulationsergebnisse zeigen, dass sowohl das stationäre als auch dynamische Verhalten des Systems von Elektrodeneffekten beeinflußt wird. So ist ein Kohlrausch-Verhalten des Polarisationsstromes auf diese Effekte zurückzuführen. Das Modell bildet eine Verbindung zwischen dielektrischen Messungen und Messungen des Oberflächenpotentials, welche mittels einer Raster-Kelvinsonde durchgeführt werden.

Samples consisting of polyethylene oxide are prepared as a model system for solid electrolytes. The electrical properties of the systems can be described by thermally activated jumps of ions in a multi-well energy structure. Deterministic and probabilistic parts are included in a discrete, three-dimensional hopping model to simulate the model system. Here, ions fluctuate in the energy structure over potential barriers between two plane parallel electrodes. Results from the simulations show, that the stationary as well as the dynamic behavior of the system is influenced by electrode effects. Thus, a Kohlrausch behavior of the polarization current can be attributed to these effects. The model connects the dielectric measurements with measurements of the surface potential performed with a scanning Kelvin probe.