KIP-Veröffentlichungen

In der vorliegenden Arbeit wurden neuartige Anti-Perovskite mit der Zusammensetzung (Li₂Fe)SO, (Li₂Fe)SeO sowie die Dotierreihe (Li₂Fe_1-xMn_x)SeO mit 0.1 ≤ x ≤ 0.5 in Bezug auf ihre physikalischen Eigenschaften und Realisierbarkeit als mögliche Kathodenmaterialien in Lithium-Ionen-Batterien experimentell untersucht. Eine physikalische Charakterisierung fand mittels Röntgendiffraktometrie sowie Rasterelektronenmikroskopie statt. Zur elektrochemischen Untersuchung wurden galvanostatische Zyklierung, zyklische Voltammetrie sowie elektrochemische Impedanzspektroskopie verwendet. Die Ergebnisse zeigen eine spezifische Kapazität von 259 mAhg^-1 während des Delithiierens im zweiten Zyklus für (Li₂Fe)SO. Es wurden durch unterschiedliche Synthesemethoden hergestellte Materialien untersucht, wobei die Ergebnisse für (Li₂Fe)SeO, das durch Kugelmahlen hergestellt wurde, die besten waren. Es weist eine überaus vielversprechende spezifische Kapazität von 197 mAhg^-1 im zweiten Zyklus bei C/10 und Benutzung von einem carbonatbasierten Elektrolyten auf, was mehr als einem Lithium pro Formeleinheit entspricht. Dieser Wert wird durch die Verwendung von etherbasierten Elektrolyten noch auf 226 mAhg^-1 gesteigert. Untersuchungen des Einflusses einer Mangandotierung, das heißt auf die Dotierreihe (Li₂Fe_1-xMn_x)SeO, zeigen eine Abnahme der elektrochemischen Leistung mit zunehmendem Mangangehalt. In (Li₂Fe_0,9Mn_0,1)SeO, das einen niedrigen Mangangehalt besitzt, wird jedoch eine ausgezeichnete Zyklenstabilität und eine hohe spezifische Kapazität von 173 mAhg^-1 in Zyklus 100 beim Zyklieren zwischen 1 V und 3 V mit C/10 beobachtet.

In the present work, the novel anti-perovskites (Li₂Fe)SO, (Li₂Fe)SeO and the doping series (Li₂Fe_1-xMn_x)SeO with 0.1 ≤ x ≤ 0.5 were experimentally investigated with regard to their physical properties and feasibility as possible cathode materials in lithium-ion batteries. Physical characterisation was carried out by means of X-ray diffraction and scanning electron microscopy. For the electrochemical investigations, galvanostatic cycling, cycling voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy were used. For (Li₂Fe)SO, a high specific capacity of 259 mAhg^-1 during delithiation in the second cycle was recorded. Materials from different synthesis methods were studied, with superior results for (Li₂Fe)SeO produced by ball milling. It shows a very promising specific capacity of 197 mAhg^-1 in the second cycle at C/10 using an carbonate-based electrolyte, which corresponds to more than one lithium per formula unit extracted. This value further increases to 226 mAhg^-1 when using ether-based electrolytes. Investigations on the influence of manganese doping, i.e. on the doping series (Li₂Fe_1-xMn_x)SeO, show a decrease in electrochemical performance with increasing manganese content. However, at low manganese content of (Li₂Fe_0.9Mn_0.1)SeO, an excellent cycling stability and a high specific capacity of 173 mAhg^-1 in cycle 100 upon cycling between 1 V and 3 V with C/10, can be observed.