Kapazitätsminderung (elektrisch)

Der "cathode effect of capacitance diminution" (Kathodeneffekt der Kapazitätsverringerung) beschreibt die Abnahme der effektiven Kapazität, oft in elektrochemischen Zellen (wie Lithium-Ionen-Batterien) oder bestimmten Kondensatoren. Dies geschieht typischerweise durch Bildung einer passivierenden Schicht (z. B. SEI) auf der Kathode/Elektrode, die als Isolator wirkt und den Abstand der Ladungsträger erhöht, wodurch die Kapazität sinkt.

Hauptursachen und Zusammenhänge:

• Kapazitätsminderung (Capacitance Diminution): Die Kapazität ist umgekehrt proportional zum Abstand  der Ladungsträger (). Ein Anstieg des effektiven Abstands verringert die Kapazität.
• Elektrochemische Prozesse: In Batterien führt die Reaktion zwischen Elektrolyt und Kathode (oft bei hoher Spannung) zu einer Deckschichtbildung. Diese Schicht kann die elektrochemisch aktive Oberfläche verringern.
• Zusammenhang mit Elektrodenabstand: Wird der Abstand zwischen den Elektroden (oder durch Schichten auf ihnen) vergrößert, sinkt die Kapazität.
• Andere Effekte: Im Gegensatz dazu kann die "negative Kapazität" (Negative Capacitance Effect) in ferroelektrischen Materialien eine kurzzeitige Erhöhung der Ladung bei sinkender Spannung beschreiben

Dieser Effekt ist ein Hauptgrund für den Kapazitätsverlust (Degradation) von Batterien über die Zeit.