Metall-Akkus und Galvanotechnik
Metallionen-Akkus sind Systeme zur elektrochemischen Energieumwandlung und -speicherung, bei denen während des Entladens und Ladens nur eine Art von Ionen zwischen der negativen und der positiven Elektrode hin- und herpendelt. Dieses Konzept wird auch als Rocking Chair Battery (Schaukelstuhlbatterie) bezeichnet. Aufgrund seiner extrem hohen theoretischen spezifischen Kapazität (3.860 mA h g–1), seiner geringen Dichte (0,59 g cm–3) und des niedrigsten negativen elektrochemischen Potenzials (-3.040 V gegenüber der Standard-Wasserstoffelektrode) ist Lithium-Metall ein ideales Anodenmaterial für wiederaufladbare Batterien. Die hochreaktive Natur des Lithiummetalls in diesen Batterien schränkt jedoch ihre Anwendung ein.
Forscher unter Leitung von Prof. Aleksandar Matic an der Chalmers University of Technology in Schweden arbeiten an der Entwicklung der sogenannten Batterien der Zukunft. Die Arbeit findet in sogenannten „Glove Boxes“ statt, einer geschlossenen und inerten Umgebung, in der die Materialien so wenig wie möglich äußeren Einflüssen ausgesetzt sind (Abbildung 1/Titelbild). Ihre Forschungen zeigen einen einfachen Weg auf, um die Bildung einer Oberflächenschicht auf der reaktiven Metallelektrode zu vermeiden, die die Lebensdauer der Batterie verschlechtert, und weisen auf künftige Strategien hin, um Metallbatterien sowohl stabiler als auch sicherer zu machen.
Unvermeidliche Reaktionen auf der aktiven Metalloberfläche verschlechtern die Leistung der Batterien. Anstatt sich mit den reaktiven Elektrodenmaterialien außerhalb der Batterie zu befassen, haben sie die Elektrode im Inneren der Batterie durch Galvanisieren hergestellt, was verhindert, dass das reaktive Metall mit der Umgebung reagiert. Dies führt zu einer besser vorhersehbaren und stabileren Elektrode. Wenn eine Metallbatterie aufgeladen wird, werden Metallionen in Metall umgewandelt. Das gleiche Verfahren kann auch verwendet werden, um eine Metallelektrode direkt in der Batteriezelle zu erzeugen, wie bei der Galvanisierung. Dadurch, dass die Metallelektrode innerhalb der Batterie erzeugt wird, kann das Metall nicht mit Verunreinigungen außerhalb der Batterie reagieren und hat eine bessere und stabilere Oberflächenschicht. Die Forscher haben die Studie mit Kalium als Metall durchgeführt. Kalium, Natrium und Lithium weisen ähnliche Eigenschaften auf. Das Galvanik-Bad wurde durch Mischen von Kaliumbis(fluorosulfonyl)imid und 1,2-Dimethoxyethan im Molverhältnis 1:2,5 hergestellt.
https://techxplore.com/news/2024-07-electroplating-strategy-safer-stable-metal.html;
J. Electrochem. Soc. 171 020517;
DOI 10.1149/1945-7111/ad2593
Verkupferung und chemisch-mechanische Planarisierung
Die Galvanotechnik hat immer mit den Entwicklungen in der Elektronik Schritt gehalten. Die rasanten Entwicklungen in der Halbleiterindustrie, vor allem die praktisch ungebremste und ständige Miniatur-isierung, bringen neue Herausforderungen mit sich. Hier beginnt auch das maschinelle Lernen (ML) eine Rolle zu spielen.
Bei der Herstellung von Chips spielt die Verkupferung bekanntermaßen eine kritische Rolle. Bei Dimensionen von 5 nm und darunter wird es bei der Kupferbeschichtung schwieriger, mit dem lückenlosen Auffüllen engerer Strukturen Schritt zu halten. Die chemisch-mechanische Planarisierung (CMP) nutzt eine Kombination aus chemischen und mechanischen Kräften, um die Oberfläche eines Wafers zu planarisieren. Die Anlagen für CMP werden gestreckt, um Verunreinigungen schnell zu entfernen und gleichzeitig Dishing (Kümpeln) und Erosion zu minimieren (Abb. 2).
Abb. 2: Damaszener Kupferfüllung und CMP-Verdrahtungsprozess - Grafik: Lam Forschung
Die Wirksamkeit von ML-basierten Algorithmen hängt allgemein entscheidend von der Verfügbarkeit von Daten guter Qualität ab. Durch die Verwendung von Daten aus In-situ- oder Inline-Sensoren zusammen mit ML-basierten Analysen für eine fortschrittliche Prozesssteuerung und verbesserte Werkzeuggesundheit und Produktivität wird das Problem angegangen. Fortgeschrittene Regelkreise für maschinelles Lernen werden eingerichtet, um die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen, Verbrauchsmaterialien zu verwalten und die Kontrollen zu verbessern.
https://semiengineering.com/precise-control-of-copper-plating-and-cmp/
India Silver Conference 2024
Zum zweiten Mal wurde Ende April 2024 die India Silver Conference, unterstützt von The Silver Institute und India Bullion and Jewellers Association, organisiert.
Abb. 3: Konferenzteilnehmer beim Einführungsevent der India Silver Conference 2024 - Foto: Eventell
Mit 37 Vorträgen und 13 Ausstellern war die Konferenz in Goa für die mehr als 240 Delegierten eine besondere Erfahrung. Die Themen Bergbau, Recycling und Handelsbeschränkungen dominierten die Konferenz. Fachvorträge zu den industriellen Anwendungen von Silber waren mangelhaft (Abbildung 3).
https://eventellglobal.com/conferences-details.php?conf=isc
