Synthese und Charakterisierung von 4 - 5 V Lithiumübergangsmetallmischphosphaten und -fluorophosphaten

• Antragstellerin: Dr. Margret Wohlfahrt-Mehrens
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 48185372

Leistung, Sicherheit und Lebensdauer von Lithium-Hochleistungsbatterien werden wesentlich durch die Wahl des positiven Aktivmaterials bestimmt. Stand der Technik ist die Verwendung von Schichtoxiden wie LiCoO2 oder Li(Ni,Co)O2. Lithiumübergangsmetallphosphate und – fluorophosphate lassen eine höhere thermische Stabilität im delithiierten Zustand und eine geringere elektrokatalytische Aktivität für Elektrolytoxidation als die Oxide erwarten. Bis auf LiFe- PO4 ist diese Materialklasse bisher nur wenig untersucht worden. LiMPO4 mit M = Mn, Co, Ni ergeben im Vergleich zu LiFePO4 höhere Zellspannungen und damit höhere theoretische spezifische Energien.Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung neuer 4 – 5 V Aktivmaterialien für die positive Elektrode auf Basis nanostrukturierter Lithiumübergangsmetallmischphosphate und – fluorophosphate und die Untersuchung des Einflusses von Partikelmorphologie und – größenverteilung auf die Elektrodenmikrostruktur. Schwerpunkt der Arbeiten ist zunächst die Herstellung reiner und mischsubstituierter Lithium-Übergangsmetallphosphate und - fluorophosphate über verschiedene Syntheseverfahren und deren strukturelle und elektrochemische Charakterisierung. Durch Wahl geeigneter Precursoren und organischer Zusätze sollen anschließend nanostrukturierte Kompositpartikel aus Kohlenstoff und Aktivmaterial erzeugt werden. Eine andere Möglichkeit zur Ausbildung eines elektronisch leitfähigen Netzwerks ist die Synthese von Phosphat/ Metallphosphid-Kompositen. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Untersuchung des Einflusses von Partikelmorphologie und - größenverteilung auf Leistungsparameter und Degradationsprozesse.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen