Einfluss ultravioletter Laserstrahlung auf die Versinterung von keramischen Feststoffelektrolyten

Die Feststoffbatterie gilt als eine vielversprechende Weiterentwicklung konventioneller Lithium-Ionen-Batterien mit Flüssigelektrolyten. Dabei werden u. a. keramische Fest-stoffelektrolyte in der Kathode und als Separator eingesetzt, um einerseits Lithium-Ionen-Transportwege zu generieren und andererseits die Elektroden physisch voneinander zu trennen. Die Synthese und Prozessierung dieser keramischen Komponenten stellt den aktuellen Gegenstand zahlreicher Untersuchungen in der Forschung dar, um außerhalb des Labormaßstabes den Einsatz zu etablieren. Im Rahmen dieses Beitrages wird die Prozessierung von Lithium Aluminium Titan Phosphat mittels ultravioletter Laserstrah-lung untersucht und die Laser-Material-Wechselwirkung anhand verschiedener Methoden charakterisiert. Prozessbegleitende Temperaturmessungen sowie mikroskopische Verfahren werden eingesetzt, während der Energieeintrag durch die mittlere Laserleistung und Scangeschwindigkeit variiert werden. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Bearbeitung des keramischen Materials mit Laserstrahlung prinzipiell möglich ist. Hierbei können drei temperaturabhängige Wechselwirkungsfenster identifiziert werden, die durch verschiedene Parameterkombinationen erreicht werden können. In einem Temperaturfenster wird das Substrat vorwiegend oberflächennah erwärmt, wohingegen ein höherer Energieeintrag eine Versinterung des Materials bis zu einer Tiefe von etwa 55 μm verursacht.