%0 Generic
%A Singer, Lennart
%C Heidelberg
%D 2023
%F heidok:33539
%R 10.11588/heidok.00033539
%T Untersuchung von lithiumreichen Antiperowskiten und nanostrukturierten Übergangsmetallverbindungen  für Lithium-Ionen-Batterien
%U https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/33539/
%X Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der physikalischen und elektrochemischen Eigenschaften von potenziellen Anoden- und Kathodenmaterialien für die nächste Generation an Lithium-Ionen-Batterien. Als potenzielle Anodenmaterialien werden aufgrund ihrer Konversionsreaktionen multielektronenspeicherfähige Fe3O4-, MoO2-sowie MoS2-Nano-Kohlenstoffkomposite untersucht. Auf der Kathodenmaterialseite wirddie Klasse der lithiumreichen Antiperowskite, welche sowohl kationische als auch anionische Redoxaktivität aufweisen, beispielhaft anhand von (Li2Fe)SeO studiert. Die physikalische Charakterisierung erfolgt mittels Röntgendiffraktometrie, Röntgenphotoelektronenspektroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und Magnetisierungsmessungen. Zyklische Voltammetrie, galvanostatische Zyklierung und potentiostatische elektrochemische Impedanzspektroskopie geben Aufschluss über die elektrochemischen Eigenschaften.  Die vorgestellten Ergebnisse zeigen für Fe3O4@HCS in Zyklus 250 eine Kapazität von 1050 mAh g−1, welche deutlich über der theoretischen Kapazität von 694 mAh g−1 liegt. Der Ursprung der zusätzlichen Kapazität der Fe3O4-Nanopartikel konnte auf eine während des Zyklierens sich auf- und abbauende kapazitäre Oberflächenschicht zurückgeführt  werden. Die vorgestellten MoO2-Kohlenstoffkomposite zeigen, dass auch mit preisgünstigen Kohlenstoffquellen eine kompetitive elektrochemische Performance erreicht werden kann und dass sowohl die Partikelgröße als auch der Kohlenstoffgehalt einen entscheidenden Einfluss auf die elektrochemische Performance besitzen. Studien an blumenartigen Graphen-MoS2 offenbaren die intrinsischen physikalischen und elektrochemischen Eigenschaften des Materials. Die durchgeführten Untersuchungen am lithiumreichen Antiperowskit (Li2Fe)SeO belegen dessen vielversprechende elektrochemische Eigenschaften.  Das festkörpersynthetisierte (Li2Fe)SeO erreicht eine Kapazität von 225 mAh g−1 bei einer Stromdichte von 0,1C. Des Weiteren wurde die Ursache für die schlechte Zyklenstabilität der lithiumreichen Antiperowskite gefunden und ein Verfahren zur Verbesserung der Zyklenstabilität vorgestellt.