Elektrodenschichten

Elektrodenschichten sind dünne Filme, die auf einer Elektrode aufgebracht werden, um deren elektrochemische Eigenschaften gezielt zu beeinflussen. Sie können aktiv an Reaktionen teilnehmen, als Katalysatoren wirken, den Ladungstransfer erleichtern oder die chemische Beständigkeit der Elektrode erhöhen. Typische Materialien sind Metalloxide wie IrO2, RuO2 oder TiO2, leitfähige Polymere wie PEDOT oder Polyanilin, Kohlenstoffmaterialien (Graphen, Kohlenstoff-Nanoröhren) sowie Metall- und Mischsysteme.

Die Schichten entstehen durch verschiedene Abscheide- oder Beschichtungsverfahren, darunter Sputtern, elektrochemische Abscheidung, chemische Abscheidung (CVD, ALD) sowie Beschichtungen aus Lösungen. Typische Dicken liegen im Nanometer- bis Mikrometerbereich. Durch gezielte Morphologie, Porosität und Kristallstruktur lässt sich der Kontakt zur Elektrolytlösung verbessern und die Reaktivität steuern. Die Haftung am Substrat, mechanische Stabilität und chemische Beständigkeit sind zentrale Qualitätskriterien.

Anwendungen finden sich in der Energie- und Sensorik: Beschichtete Elektroden in Batterien und Superkondensatoren, in Brennstoffzellen, Elektrolyseuren und in elektrochemischen Sensoren. Zu den Herausforderungen zählen Delamination, Interdiffusion an Grenzflächen, Zersetzung der Schicht und Aktivitätsverlust durch Verunreinigungen. Zukünftige Entwicklungen fokussieren nanoskalige Architekturen, hybride und mehrschichtige Systeme sowie In-situ-Wachstumsprozesse, um Effizienz, Lebensdauer und Funktionstiefe zu erhöhen.