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Normaldruckhydrocephalus und Morbus Parkinson – Beiträge der Bewegungswissenschaft zur Charakterisierung motorischer und sensorischer Symptome sowie zur Evaluation der Shunt-Therapie und der tiefen Hirnstimulation
No full textNormaldruckhydrocephalus und Morbus Parkinson zählen zu den häufigsten neurologischen Erkrankungen bei älteren Menschen. Neben den axialen motorischen Symptomen Gleichgewichts- und Gangstörungen können beide Erkrankungen auch von Funktionsstörungen zahlreicher sensorischer Systeme begleitet werden, unter anderem durch eine potenziell beeinträchtigte Wahrnehmung taktiler Reize. Zur Behandlung dieser Symptome kommen meist die Shunt-Therapie bei Normaldruckhydrocephalus sowie die tiefe Hirnstimulation bei Morbus Parkinson zum Einsatz. Diese kumulative Dissertation basiert auf drei wissenschaftlichen Publikationen und setzt sich daher mit verschiedenen Schwerpunkten auseinander: Zum einen sollen Parameter identifiziert werden, die zur Charakterisierung der axialen motorischen Symptome Gleichgewichts- und Gangstörungen bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson sowie zur Beurteilung therapieinduzierter Effekte dienen. Zum anderen wird untersucht, inwiefern sich die pathophysiologischen Mechanismen dieser Erkrankungen sowie deren Therapien auf die Funktion plantarer kutaner Mechanorezeptoren bzw. auf die Wahrnehmung vibrotaktiler Reize an der Fußsohle auswirken. In diesem Zusammenhang wird auch untersucht, inwiefern derartige potenzielle sensorische Beeinträchtigungen zu den axialen motorischen Symptomen Gleichgewichts- und Gangstörungen beitragen. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden mögliche Anwendungskonzepte diskutiert, um aufzuzeigen, welche Beiträge die Bewegungswissenschaft zur Diagnostik und Therapie von Normaldruckhydrocephalus und Morbus Parkinson leisten kann, um den Herausforderungen einer zunehmend älter werdenden Gesellschaft zu begegnen.:INHALTSVERZEICHNIS
BIBLIOGRAFISCHE BESCHREIBUNG III
ABSTRACT III
INHALTSVERZEICHNIS V
ABBILDUNGSVERZEICHNIS VIII
TABELLENVERZEICHNIS IX
ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS X
1 MOTIVATION 1
1.1 Struktur dieser Dissertation 6
2 GRUNDLAGEN 8
2.1 Grundlagen zum Normaldruckhydrocephalus 8
2.1.1 Was ist Normaldruckhydrocephalus? – Definition, Ursachen, Formen und Verbreitung 8
2.1.2 Welche pathophysiologischen Mechanismen liegen dem Normaldruckhydrocephalus zugrunde? 9
2.1.3 Mit welchen Symptomen äußert sich Normaldruckhydrocephalus und wie erfolgt die Diagnose? 12
2.1.4 Wie funktioniert die Shunt-Therapie bei Normaldruckhydrocephalus, und welche Möglichkeiten und Risiken sind damit verbunden? 13
2.2 Grundlagen zum Morbus Parkinson 17
2.2.1 Was ist Morbus Parkinson? – Definition, Ursachen, Formen und Verbreitung 17
2.2.2 Welche pathophysiologischen Mechanismen liegen dem Morbus Parkinson zugrunde? 18
2.2.3 Mit welchen Symptomen äußert sich Morbus Parkinson und wie erfolgt die Diagnose? 23
2.2.4 Wie funktionieren die medikamentöse Therapie sowie die tiefe Hirnstimulation bei Morbus Parkinson und welche Möglichkeiten sowie Risiken sind damit verbunden? 24
2.3 Grundlagen zur unbehaarten Haut 28
2.3.1 Aufbau und Funktion der unbehaarten Haut 28
2.3.2 Mechanorezeptoren der unbehaarten Haut 28
2.3.3 Vom Fuß zum Kopf – zur Leitung sensorischer Reize 31
3 METHODISCHE HINWEISE ZUR UMSETZUNG DER STUDIEN 34
3.1 Studiengruppen 34
3.2 Messmethodik 35
3.2.1 Druckverteilungsmessplatte 35
3.2.2 Posturomed und Elektromyographie 39
3.2.3 Vibrationserzeuger 44
4 EIGENE WISSENSCHAFTLICHE BEITRÄGE 48
4.1 Studie 1: Postural performance and plantar cutaneous vibration perception in patients with idiopathic normal pressure hydrocephalus 48
4.2 Studie 2: Does Impaired Plantar Cutaneous Vibration Perception Contribute to Axial Motor Symptoms in Parkinson’s Disease? Effects of Medication and Subthalamic Nucleus Deep Brain Stimulation 52
4.3 Studie 3: Anticipatory Postural Adjustments and Compensatory Postural Responses to Multidirectional Perturbations - Effects of Medication and Subthalamic Nucleus Deep Brain Stimulation in Parkinson’s Disease 59
5 DISKUSSION 66
5.1 Charakterisierung von Gleichgewichts- und Gangstörungen bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 66
5.1.1 Normaldruckhydrocephalus 67
5.1.2 Morbus Parkinson 70
5.1.3 Zusammenfassung 78
5.2 Therapie von Gleichgewichts- und Gangstörungen bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 80
5.2.1 Normaldruckhydrocephalus 81
5.2.2 Morbus Parkinson 83
5.2.3 Zusammenfassung 89
5.3 Zur Wahrnehmung vibrotaktiler Reize an der Fußsohle bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 91
5.3.1 Normaldruckhydrocephalus 92
5.3.2 Morbus Parkinson 95
5.3.3 Zusammenfassung 100
5.4 Zur Auswirkung von Therapien auf die Wahrnehmung vibrotaktiler Reize an der Fußsohle bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 102
5.4.1 Normaldruckhydrocephalus 102
5.4.2 Morbus Parkinson 105
5.4.3 Zusammenfassung 107
5.5 Von der Forschung zur Praxis – Bedeutung, mögliche Anwendungen und Perspektiven der Studienergebnisse für die Diagnostik und Therapie von Normaldruckhydrocephalus und Morbus Parkinson 109
5.5.1 Mehrwert für die Diagnostik der axialen motorischen Symptome Gleichgewichts- und Gangstörungen bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 109
5.5.2 Mehrwert für die Therapie der axialen motorischen Symptome Gleichgewichts und Gangstörungen bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 112
5.5.3 Klinisch-diagnostischer Mehrwert durch die Analyse der Wahrnehmung taktiler Reize an der Fußsohle bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 115
5.5.4 Klinisch-therapeutischer Mehrwert durch die Analyse der Wahrnehmung taktiler Reize an der Fußsohle bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 117
5.5.5 Zusammenfassung 120
6 SCHLUSSBEMERKUNG 124
LITERATURVERZEICHNIS 130
ANHANG 158
WISSENSCHAFTLICHER LEBENSLAUF 232
LISTE EIGENER PUBLIKATIONEN 233
DANKSAGUNG 235
SELBSTSTÄNDIGKEITSERKLÄRUNG 23
INGE - Interaktiwna karta wohroženjow za komunalny škit pred wulkej wodu
No full textDie kostenlose Software INGE »Interaktive Gefahrenkarte für den kommunalen Hochwasserschutz« visualisiert den Katastrophenabwehrplan örtlicher Behörden und Einsatzleitungen und ist so ein hilfreiches Instrument für Entscheidungen bei der Planung, Durchführung und Nachbearbeitung der Katastrophenabwehr.
Mit diesem Faltblatt gibt das Landeshochwasserzentrum einen Überblick über die Software INGE sowie ihren Funktionen und wie man diese für die Alarm- und Einsatzplanung im Hochwasserfall verwenden kann.
Redaktionsschluss: 05.09.202
Meißner Widder
No full textIn einer Faltblattreihe wird über die sechs gefährdeten einheimischen Kaninchenrassen Sachsengold, Angorakaninchen, Meißner Widder, Weiße Neuseeländer, Deutsche Riesenschecke und Hermelinkaninchen informiert. Die Flyer geben Auskunft zu Zuchtgeschichte, Kennzeichen, Haltung und Bestandsentwicklung. Ziel ist es, den Schutz gefährdeter Rassen zu unterstützen und mehr Züchter für deren Erhalt zu gewinnen. Dazu sind Ansprechpartner mit Kontaktdaten aufgelistet.
Redaktionsschluss: 25.09.202
Der Gero-Parcours. Ein Ausbildungstool zur Simulation altersbedingter Einschränkungen in der Seniorenzahnmedizin.
No full textIntroduction: Dental students usually have little experience with older people. During their education, they usually have contact only with patients who are able to attend dental schools. For this reason, the Gero-Parcours as an education instrument was developed. The students could try out the limitations that occur more often in old age.
Materials and methods: The Gero-Parcours consists of different stations (e.g. hearing and visual impairments, teeth brushing by foreign cleaners, emotion), which are always run through by 2 students at the same time. At each station, a supervisor is available to the students for the exercises. Each station takes about 15. min, then there is a change to the next station. It is reported about a course with 15 topics in 11 stations.
Results: The Gero-Parcours is perceived as a helpful educational element by XX% of the students. XX% had more understanding of the aging process and the limitations of the elderly.
Discussion: The Gero course illustrates ageing with the limitations. The students and teachers appreciated this practical training. However, when planning a Gero-Parcours, it is necessary to provide the necessary resources for the course. Students from the higher years can also be recruited and trained as superviors.
Conclusion: The Gero-Parcours can be easily adapted to the number of students and supervisors as well as to the time available. It should be made mandatory in the dental education curriculum. The students found the Gero-Parcours to be a helpful education-instrument
Bloch surface wave polaritons in ZnO-based photonic crystals
No full textAs part of this work, exciton-polaritons, which consist of Bloch modes on the sur-
face of one-dimensional photonic crystals and excitons in zinc oxide (ZnO), were
investigated using experimental and numerical methods. A primary focus was directed toward the propagation length of Bloch polaritons (BP), as they are based on
guided waves and therefore allow for long-range propagation, which is useful for the
development of functional integrated polariton applications. Due to the high binding energy of excitons in ZnO, at 60 meV, Bloch polaritons are stable beyond room
temperature. The dispersion of the strongly interacting polaritons was observed in
experiments up to 430K. For the detection of the particles at high temperatures, the
coupling strength of the energy splitting was determined. The increased roughness
of ZnO in (amorphous) heterostructures leads to a reduction in polariton lifetime.
Therefore, the smoothing of ZnO thin films using an argon ion beam and the consequences of this process for the optical and structural properties were investigated,
which allows for the optimization of the ratio between roughness, material removal,
and oscillator strength of (excitonic) dipole transitions by adjusting the irradiation
time. Since the photonic surface modes correspond to evanescent waves, the coupling to vacuum modes in planar systems requires a structuring of the surface with
diffraction gratings having lattice constants smaller than 1 μm. For such structures,
the spectral response was characterized using spectroscopic ellipsometry, taking into
account the spectral bandwidth of the monochromator slit, and an excitation of surface waves was demonstrated. Additionally, in this work, the emission of propagating
Bloch polaritons was measured, and their propagation length, resolved spectrally,
was determined. The exponential decay of the intensity yielded propagation lengths
of up to 100, μm for polaritons with a high photonic fraction of approximately 90 %.
Due to the extension of the electromagnetic mode across the entire dielectric multilayer, the propagation length for all wavelengths was greater than that for wave
propagation in pure ZnO, which is limited by the inverse absorption coefficient.:1 Introduction 1
2 Basics of Cumulative Part 7
2.1 Physical background and concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.1 Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.2 Optics in layered media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1.3 Bloch surface wave polaritons . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2 Experimental and computational techniques . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.1 Sample preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.2 Structural characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.2.3 Optical spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2.4 Rigorous coupled-wave analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3 Cumulative Part 49
[C1] Strong coupling of Bloch surface waves and excitons in ZnO up to 430 K 50
[C2] Optical and structural characterization of zinc oxide thin films upon ion beam assisted smoothing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
[C3] Characterization of dielectric diffraction gratings on multilayer structures by spectroscopic ellipsometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
[C4] Long-range propagation of Bloch surface wave polaritons . . . . . . . 80
4 Summary and Outlook 89
Appendix 93
4.1 Bloch surface wave polaritons for IBS-treated ZnO . . . . . . . . . . . 93
4.2 RCWA matrix formulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Bibliography 115
Publications and author contributions 133
Abbreviations 137
Acknowledgements 139
Selbstst¨andigkeitserkl¨arung nach §10 141
Zusammenfassung nach §11 143Im Rahmen dieser Arbeit wurden Exziton-Polaritonen, welche aus Bloch-Moden
an der Oberfläche von eindimensionalen photonischen Kristallen und Exzitonen
in Zinkoxid (ZnO) bestehen, anhand experimenteller und numerischer Methoden
untersucht. Dabei war insbesondere die Propagationslänge der Bloch-Polaritonen
(BP) von Interesse, da diese auf geführten Wellen basieren und daher eine weitreichende Propagation erlauben, was für die Entwicklung funktionaler integrierter
Polariton-Anwendungen nützlich ist. Auf Grund der hohen Bindungsenergie von
Exzitonen in ZnO mit 60 meV, sind Bloch-Polaritonen über Raumtemperatur hinaus stabil. Die Dispersion der stark wechselwirkenden Polaritonen konnte in Experimenten bis 430 K observiert werden. Für den Nachweis der Teilchen bei hohen Temperaturen wurde die Kopplungsstärke der Energieaufspaltung besimmt. Auf Grund der erhöhten Rauheit von Zinkoxid in (amorphen) Heterostrukturen, kommt es zu einer Reduktion der Lebensdauer der Polaritonen. Daher wurde die Glättung von ZnO-Dünnfilmen mittels eines Argon-Ionenstrahls sowie die Folgen für die optischen und strukturellen Eigenschaften untersucht, was die Optimierung des Verhältnisses zwischen Rauheit, Materialabtrag und Oszillatorstärke von (exzitonischen) Dipolübergängen, durch die Anpassung der Bestrahlungszeit, erlaubt. Da die photonischen Oberflächenmoden evaneszenten Wellen entsprechen, bedarf es für die Kopplung an die Vakuum-Moden in planaren Systemen einer Strukturierung der Oberfläche mit Beugungsgittern, mit Gitterkonstanten kleiner 1 μm, notwendig. Für solche Strukturen wurde die spektrale Antwort mittels spektroskopischer Ellipsometrie, unter Berücksichtigung der spektralen Bandbreite des Monochromator-Spalts, charakterisiert und eine Anregung von Oberflächenwellen nachgewiesen. Außerdem wurde in dieser Arbeit die Emission propagierender Bloch-Polaritonen gemessen und deren spektral aufgelöste Propagationslänge bestimmt. Der exponentielle Abfall der Intensität ergab Propagationslängen von bis zu 100 μm für Polaritonen mit hohem
photonischen Anteil von ca. 90 %. Aufgrund der Ausdehnung der elektromagnetischen Mode über die gesamte dielektrische Multischicht, lag die Proagationslänge
für alle Wellenlängen oberhalb jener für Wellenausbreitung in reinem ZnO, welche
durch den inversen Absorptionskoeffizienten limitiert ist.:1 Introduction 1
2 Basics of Cumulative Part 7
2.1 Physical background and concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.1 Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.2 Optics in layered media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1.3 Bloch surface wave polaritons . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2 Experimental and computational techniques . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.1 Sample preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.2 Structural characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.2.3 Optical spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2.4 Rigorous coupled-wave analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3 Cumulative Part 49
[C1] Strong coupling of Bloch surface waves and excitons in ZnO up to 430 K 50
[C2] Optical and structural characterization of zinc oxide thin films upon ion beam assisted smoothing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
[C3] Characterization of dielectric diffraction gratings on multilayer structures by spectroscopic ellipsometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
[C4] Long-range propagation of Bloch surface wave polaritons . . . . . . . 80
4 Summary and Outlook 89
Appendix 93
4.1 Bloch surface wave polaritons for IBS-treated ZnO . . . . . . . . . . . 93
4.2 RCWA matrix formulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Bibliography 115
Publications and author contributions 133
Abbreviations 137
Acknowledgements 139
Selbstst¨andigkeitserkl¨arung nach §10 141
Zusammenfassung nach §11 14
A Comprehensive Review of the Nutritional Composition and Toxicological Profile of Date Seed Coffee (Phoenix dactylifera)
No full textApproximately 8 million tons of dates (Phoenix dactylifera) are produced globally each year. The seeds of the fruit, which make up 10–15% of its weight, are typically discarded. Date seed coffee is a sustainable food system innovation rooted in the traditions of high date-producing regions. Dating back to the late 19th century, date seed coffee has evolved from a historical coffee substitute to a modern caffeine-free alternative. Date seed coffee has a long history of consumption in the European Union (EU). This indicates that it may not require novel food authorization. The composition of date seeds is evaluated in this review and a toxicological risk assessment for date seed coffee is conducted. Subchronic studies show that consuming date seed or date seed coffee has no adverse effects. Therefore, currently unavailable chronic toxicity, carcinogenicity, and reproductive toxicity studies may be unnecessary. However, for a comprehensive evaluation, it is recommended to conduct an in vitro mutagenicity test. This review provides information on the safety of date seed coffee and highlights the need for further research
Jugendliche als Täter:innen und Opfer von abweichendem Verhalten im digitalen Raum
No full textDer digitale Raum ist zu einem zentralen Bestandteil der Lebenswelt von Jugendlichen geworden. Insbesondere digitale Kommunikationsformen sind fest in den Alltag integriert, sodass für viele Jugendliche kaum noch eine Trennung zwischen digitaler und analoger Welt besteht. Neben neuen Möglichkeiten der Interaktion eröffnet der digitale Raum jedoch auch neue Kontexte für abweichendes und delinquentes Verhalten. Während deviantes Verhalten im Jugendalter grundsätzlich als entwicklungsbedingt gelten kann, ist bislang unzureichend erforscht, inwieweit sich jugendtypische abweichende Verhaltensweisen in den digitalen Raum ausweiten oder dort eigenständige Formen annehmen. Die vorliegende kumulative Dissertation untersucht anhand vier Einzelbeiträge cyberdeviante Verhaltensweisen von Jugendlichen mit analogen Entsprechungen, insbesondere Cyberbullying, Cyberstalking und Cybergrooming. Ziel ist es, erstens die Prävalenz von Täter:innen- und Opfererfahrungen im digitalen Raum zu bestimmen und zweitens den Einfluss von Faktoren aus dem analogen und digitalen Kontext auf diese Verhaltensweisen zu analysieren. Dabei wird geprüft, ob cyberdeviante Verhaltensweisen primär als Erweiterung analoger Devianz zu verstehen sind oder eigenständige Charakteristika aufweisen. Die empirische Basis bilden vier repräsentative Schüler:innenbefragungen der neunten Jahrgangsstufe, die in den Jahren 2013 bis 2017 in Niedersachsen sowie einer westdeutschen Großstadt durchgeführt wurden. Die Analysen beruhen auf Dunkelfeldbefragungen und nutzen unter anderem binär logistische Mehrebenen-Regressionen sowie multiple Mediationsmodelle. Theoretisch greift die Arbeit unter anderem auf die General Strain Theory sowie die Theorie der Selbstkontrolle bzw. des riskanten Lebensstils zurück. Die Ergebnisse zeigen, dass cyberdeviantes Verhalten unter Jugendlichen in relevantem Umfang verbreitet ist. Während wiederholte Cyberbullying-Täter:innenschaft nur einen kleinen Anteil betrifft, berichten deutlich mehr Jugendliche von aggressivem Verhalten im digitalen Raum sowie von Cyberstalking- und Cybergrooming-Erfahrungen. Die Befunde schließen eine Forschungslücke, da sie auf repräsentativen Stichproben beruhen und verlässliche Prävalenzschätzungen für Deutschland ermöglichen. Zugleich zeigen die Analysen deutliche Überschneidungen zwischen analogem und digitalem abweichendem Verhalten. Cyberbullying und Cyberstalking treten häufig in beiden Kontexten gemeinsam auf, was dafür spricht, dass cyberdeviante Verhaltensweisen vielfach eine Erweiterung bestehender analoger Muster darstellen. Gleichzeitig existieren auch rein digitale Ausprägungen. Hinsichtlich der Einflussfaktoren zeigt sich, dass Täter:innen- und Opfererfahrungen sowohl mit individuellen, familiären, schulischen und peerbezogenen Faktoren als auch mit spezifischen Risikofaktoren aus dem digitalen Raum assoziiert sind. Insgesamt verdeutlichen die Ergebnisse, dass der digitale Raum einen weiteren zentralen Kontext für jugendtypisches deviantes Verhalten darstellt. Klassische kriminologische Theorien erweisen sich grundsätzlich als geeignet zur Erklärung cyberdevianter Verhaltensweisen, müssen jedoch um digitale Kontextfaktoren ergänzt werden. Die Arbeit unterstreicht die enge Verwobenheit von Online- und Offline-Welt im Jugendalter und liefert wichtige Implikationen für Forschung und Prävention
Rückgewinnung Li-haltiger Komponenten aus sekundären Rohstoffen
No full textIm Rahmen dieser Arbeit wurde erfolgreich ein Verfahren für die Rückgewinnung von Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6), dem Leitsalz im Elektrolyten einer Lithium-Ionen-Batterie (LIB), entwickelt. Zusätzlich zur Rückgewinnung wurden Wege der stofflichen LiPF6-Verwertung in Form der Flusssäureproduktion aufgezeigt. Abseits des Leitsalzes wurde die Mobilisierung des elektrodengebundenen Li-Anteils erfolgreich im Pilotmaßstab umgesetzt. Durch die ausschließliche Nutzung von CO2 und Wasser wurde Li selektiv in Form von Li2O3 in battery grade-Qualität gewonnen. Für die Umsetzung dieses Li2CO3 in LiOH∙H2O, welches im Fall der Nutzung zur Elektrodenproduktion u. a. zur Verbesserung der Elektrodeneigenschaften führt, wurde ein membrangekoppeltes Elektrolyseverfahren entwickelt, welches die chemikalienfreie Hydroxidbildung ermöglicht.:Abkürzungsverzeichnis ix
1. Motivation und Problemstellung 1
2. Lithium als kritischer Rohstoff 4
2.1. Situation des europäischen Rohstoffmarkts 4
2.2. Anwendung als Fundament mobiler Energiespeichersysteme 7
2.3. Etablierte Verfahren zur Li-Rückgewinnung aus sekundären Rohstoffen 9
3. Rückgewinnung und Verwertung von Lithiumhexafluorophosphat aus dem Elektrolyten von Lithium-Ionen-Batterien 14
3.1. Stand der Technik und Bedeutung der Leitsalz-Rückgewinnung 14
3.2. Rückgewinnung durch reversible, thermische Zersetzung und Absorption des Zersetzungsgases 16
3.2.1. Konzeptentwicklung und Herausforderungen 16
Exkurs: LiPF6-Herstellung und Verbindungsklasse der Alkalimetallhexafluorophosphate 17
Exkurs: Einfluss der Dielektrizitätskonstante der chemischen Umgebung auf die PF6-/PF5-Hydrolyse 20
3.2.2. Quantifizierung des Hexafluorophosphat-Anions im Rahmen ionenchromatographischer Untersuchungen 21
3.2.3. Umsetzung der LiPF6-Rückgewinnung 24
Exkurs: Sensitivitätsunterschiede im Rahmen anionenchromatografischer Untersuchungen 36
3.3. Stoffliche Verwertung zur Gewinnung von Flusssäure 42
3.3.1. Flusssäureproduktion durch kontrollierte Hydrolyse 42
3.3.2. Reinigung des Rohprodukts und Möglichkeiten der Wertstoffisolierung 46
Exkurs: Synthese von Flusssäure aus LIB-Elektrolyten basierend auf bisherigen Recyclingprozessen 47
3.4. Fazit 52
4. Rückgewinnung von elektrodengebundenem Lithium durch Skalierung des COOL-Prozesses 54
4.1. Einordnung des COOL-Prozesses und bisheriger Arbeiten 54
4.2. Charakterisierung des Eingangsstoffstroms 55
4.2.1. Analyse der vorliegenden Schwarzmassen und Auswahl des Ausgangsmaterials 55
4.2.2. Einfluss der thermischen Vorbehandlung der Schwarzmasse auf die Prozessierung mittels des COOL-Verfahrens 62
4.3. Skalierung der selektiven Li-Mobilisierung aus Schwarzmasse 66
4.3.1. Ergebnisse der Li-Mobilisierung im Pilotmaßstab 66
4.3.2. Untersuchungen zur Co-Laugung von Li2CO3-Verunreinigungen aus LIB-Schwarzmasse 70
4.3.3. Gewinnung von battery grade-Li2CO3 73
Exkurs: Ansatz der indirekten Reinheitsbestimmung hinsichtlich anionischer Verunreinigungen durch die Bestimmung der Abtrennungseffizienz 75
4.3.4. Einfluss des analytischen Fehlers auf die Prozessskalierung 76
4.3.5. Wirtschaftlichkeitsanalyse 78
4.4. Fazit 88
5. Chemikalienfreie Umwandlung von Li2CO3 in LiOH∙H2O durch Elektrolyse 90
5.1. Motivation und Ideenfindung 90
5.2. Membrangekoppelte Zweikammerelektrolyse 93
5.2.1. Trennung der Elektrolysehalbräume und Unterdrückung der OH--Migration 93
5.2.2. Konvertierungsversuche zur Generierung von LiOH∙H2O aus bg-Li2CO3-Lösungen 96
Exkurs: Funktionsweise einer TOC-Analyse und Nutzung zur Untersuchung der pH-induzierten CO32--Zersetzung durch Elektrolyse 99
5.2.3. Konvertierung eines industriellen Li2CO3/LiOH∙H2O-Gemisches 104
5.2.4. Einfluss der Elektrodenmaterialien 106
5.3. Fazit 108
6. Zusammenfassung und Ausblick 111
7. Experimenteller Teil 114
7.1. Chemikalien und Materialien 114
7.2. Geräte 116
7.3. Rückgewinnung von Lithiumhexafluorophosphat aus dem Elektrolyten von Lithium-Ionen-Batterien 117
7.3.1. Präparation der Absorptionsmatrix 117
7.3.2. Anlagenaufbau 118
7.3.3. Reinigung des zurückgewonnenen Rohelektrolyten 120
7.3.4. Untersuchung des Hydrolyseverhaltens 122
7.4. Produktion von Flusssäure durch Hydrolyse von Lithiumhexafluorophosphat aus dem Elektrolyten von Lithium-Ionen-Batterien 122
7.4.1. Direkte Hydrolyse des Lithiumhexafluorophosphat-haltigen Elektrolyten 122
7.4.2. Kontrollierte Hydrolyse von PF5 123
7.4.3. Reinigung des Rohprodukts 123
7.5. Identifikation der Hexafluorophosphat-Spezies in niedrigtemperatur-vorbehandelter Schwarzmasse 125
7.6. Umsetzung des COOL-Prozesses im Pilotmaßstab 125
7.6.1. Anlagenaufbau und praktisches Vorgehen der Skalierungsversuche 125
7.6.2. Thermische Vorbehandlung des genutzten Schwarzmassematerials 128
7.6.3. Laugung mit überkritischem CO2 im Labormaßstab 128
7.7. Membrangekoppelte Elektrolyse zur chemikalienfreien Li2CO3/LiOH∙H2O-Konvertierung 129
7.7.1. Präparation der Agarosemembran 129
7.7.2. Aufbau und Betrieb der Zweikammerelektrolyse 130
7.7.3. Praktisches Vorgehen zur Konvertierung der Li2CO3-haltigen Lösungen 131
7.7.4. Reinigung der LiOH∙H2O-Rohproduktlösung mittels Ionenaustauscher 132
7.8. Analysemethoden 133
7.8.1. Anionen- und Kationenchromatographie 133
7.8.2. ICP-OES 136
7.8.3. ICP-MS 137
7.8.4. XRD 138
7.8.5. TG-DSC-FTIR und -MS 138
7.8.6. TOC 138
7.8.7. ATR-IR, UV/VIS-Spektroskopie und pH-Titration 139
Literatur 140
Anhang 15
