Neue intermetallische und polyanionische Anodenmaterialien für Lithiumbatterien - Synthese und elektrochemische Charakterisierung

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Im vorgelegten Projekt sollen zunächst die im ersten Förderungsabschnitt strukturell aufgeklärten Lithium-Übergangsmetall-Silicide systematisch elektrochemisch und über 7Li-Festkörper-NMR charakterisiert werden. Der neue Projektabschnitt umfasst dann einen Teil zur explorativen Synthese der ternären Systeme Lithium-Übergangsmetall-Antimon, um neue, potentielle Elektrodenmaterialien zu finden. Der Schwerpunkt soll bei diesen Systemen auf den günstigeren 3d-Übergangsmetallen liegen. Neben der strukturellen Charakterisierung der neuen Verbindungen steht vor allem die systematische Untersuchung der Lithiummobilität (NMR und hochauflösende Röntgendaten) sowie die elektrochemische Basischarakterisierung (Ein- und Auslagerung von Lithium) im Vordergrund, um Struktur-Eigenschaftskorrelationen herauszuarbeiten. Ziele der Untersuchungen im Bereich der Polyantimonide ist die Synthese und Charakterisierung neuer Verbindungen mit hohen Antimongehalten, mobilen sowie nichtmobilen Gegenionen, unter kinetisch kontrollierter Reaktionsführung mittels Kurzreichweitentransportreaktionen. Alle Verbindungen werden nach einer strukturellen, thermoanalytischen und elektrochemischen Basischarakterisierung auf ihre Eigenschaften zur Li-Intercalation/Deintercalation untersucht und ausgewählte Verbindungen als Elektroden getestet. Durch Kombination von mittelnden Beugungsmethoden und lokalen spektroskopischen Methoden sollen die Ionendynamik des Lithiums, die bevorzugten Diffusionspfade und die Aktivierungsenergien für den Ionentransport als Kenngrößen für die Materialoptimierung bestimmt und optimiert werden. Als Kernziel steht die Identifizierung der besten Polyanionenteilstrukturen für eine effektive Li-Intercalation/Deintercalation und guter Elektrodenperformance im Fokus dieses Teilbereichs.