Leistungsoptimierte Kathodenmaterialien LiMxMn2-xO4 (M = Cr, Fe, Co, Ni) für Lithium-Ionenbatterien mit sehr hoher Spannung

适用于极高电压锂离子电池的性能优化正极材料 LiMxMn2-xO4（M = Cr、Fe、Co、Ni）

• 批准号: 47715256
• 负责人: Professor Dr. Helmut Ehrenberg
• 金额: --
• 依托单位: Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW) e.V.
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2006-12-31 至 2013-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/47715256?language=en
• 关键词: Leistungsoptimierte; Kathodenmaterialien; LiMxMn2; xO4; Cr

Die Reichweite von Elektrofahrzeugen ist durch die Kapazität der Batterien bestimmt und wird zu einem großen Teil von den Leistungsmerkmalen der Kathodenmaterialien begrenzt. Substituierte Li-Mn-Spinelle sind besonders aussichtsreiche Kandidaten für Kathoden mit hoher spezifischer Energiedichte, da sowohl hohe Zellspannungen als auch hohe Stromdichten zugänglich sind. Der Ni-haltige Spinell LiNi0.5Mn1.5O4 (LNM) mit den aktuell besten elektrochemischen Kenndaten weist allerdings strukturelle und chemische Freiheitsgrade wie Kationenordnung und Sauerstoffleerstellen auf, die einen sehr großen Einfluss auf die Leistungsmerkmale haben und nur durch aufwendige Neutronenbeugungsexperimente zuverlässig erfasst werden können. Diese Freiheitsgrade hängen stark von den Synthesebedingungen und der Elektrodenpräparation ab und sind dafür verantwortlich, dass die konkreten Eigenschaften nur begrenzt reproduzierbar sind und in der Literatur widersprüchlich beschrieben werden. In diesem Projekt werden die einzelnen strukturellen und chemischen Freiheitsgrade genau erfasst, sowohl im Hinblick auf deren Kontrolle durch die hierfür relevanten Parameter bei der Probenpräparation als auch bezüglich ihrer Auswirkungen auf die resultierenden Leistungsmerkmale. Die Instabilität von Mn4+ bei hohen Temperaturen gegenüber Sauerstoffabgabe und die Verschlechterung der Zyklenstabilität in Folge der Bildung von Mn3+ sind Nachteile von Mn-haltigen 5V-Kathodenmaterialien. Alternativ kommen Crhaltige Verbindungen in Betracht. Durch eine detaillierte Untersuchung der Eigenschaften von Kathoden aus LiCrMnO4 und LiCrTiO4, bei denen die Kationenverteilungen ebenfalls eine große Rolle spielen, sollen die relevanten Mechanismen in Mn-basierten Redoxsystemen mit denen in Cr-haltigen Verbindungen verglichen werden. Hieraus lassen sich auch Rückschlüsse über besonders günstige chemische Zusammensetzungen für neue Verbindungen als potenzielle Hochvolt-Kathodenmaterialien ziehen.

电力运输的帝国是通过电池的Kapazität来建造的，并且将从Kathodenmaterialien的Leistungsmerkmalen中产生一个巨大的Teil。Li-Mn-Spinelle的替代物是一种非常适合于具有更高性能的能量的Kathoden的理想材料，因此Zellspannungen也是一种很好的超导体。具有最佳电化学性能的镍尖晶石LiNi 0.5Mn 1.5O 4（LNM）的结构和化学自由度与阳离子和碱金属一样，对锂离子具有很大的影响，但只有通过快速韦尔登发射实验才能达到。这种自由的等级在综合和电气准备方面是很明显的，而且是非常值得的，因为这种知识的特征仅仅是再现，而在文学的广泛传播中是韦尔登的。在该项目中，韦尔登设计了一种结构和化学自由度的通用方法，并通过与该方法相关的高级参数在Hinblick上进行了控制，结果表明，该方法可以获得更好的效果。Mn ~（4+）在高温下的不稳定性和Mn ~（3+）生长过程中的Zyklenstabilität的变化主要来自于Mn ~（3+）的5V-阴极材料。Betracht中的Alternativ kommen Crhaltige Verbindungen。本文对LiCrMnO 4和LiCrTiO 4催化剂的特性进行了详细的研究，并在此基础上提出了锰基氧化还原体系的相关机理。Hieraus lassen sich auch Rückschlüsse über besonds günstige chemische Zusammensetzungen für neue Verbindungen als potenzielle Hochvolt-Kathodenmaterialien ziehen.