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

电气设备是在电池的最佳设计和使用范围内使用的。锂-锰-尖晶石的替代品是一种特殊能源研究的国家标准，也是一种特殊能源的替代品。 Der Ni-haltige Spinell LiNi0.5Mn1.5O4 (LNM) mit den aktuell besten elektrochemischen Kenndaten weist allerdings strukturelle and chemische Freiheitsgrade wie Kationenordnung und Sauerstoffleerstellen auf, die einen sehr großen Einfluss auf die Leistungsmerkmale haben and Nur durch aufwendige Neutronenbeugungsexperimente zuverlässig erfasst werden können。该自由等级完全由综合性和电气准备以及相关的内容组成，该内容涉及本特征的再现和广泛的文学描述。在项目设计过程中，在设计结构和化学性能方面，应将相关参数设置为相关的控制参数。 Mn4 温度过高时不稳定，并且在 Mn3 的教育过程中和 Mn-haltigen 5V-Kathodenmaterialien 的 Nachteile 中 Zyklenstabilität 的变化。 Betracht 中的替代 kommen Crhaltige Verbindungen。在详细了解 LiCrMnO4 和 LiCrTiO4 的特征时，我们将了解 Mn-basierten Redoxsystemen 中的相关机制以及 Cr-haltigen Verbindungen verglichen werden 中的相关机制。 Hieraus lassen sich auch Rückschlüsse über besonders günstige chemische Zusammensetzungen für neue Verbindungen als potenzielle Hochvolt-Kathodenmaterialien ziehen.

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.