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Thermally induced structural reordering in Li- and Mn-rich layered oxide lithium ion cathode materials

Sigel, Florian

Abstract:
In den letzten Jahren wurden beträchtliche Anstrengungen unternommen, um die Korrelation zwischen der Struktur und den elektrochemischen Eigenschaften von Li- und Mn-reichen NCM Schichtoxid Lithium-Ionen-Kathodenmaterialien besser zu verstehen. Insbesondere wurden Hochenergie Kathodenmaterialien mit der weit verbreiteten Li$_{1.2}$Ni$_{0.15}$Co$_{0.1}$Mn$_{0.55}$O$_2$ (HE5050) Zusammensetzung untersucht. Eine graduelle Umwandlung von einem trigonalen $ R\overline{3}m$ Schichtoxid in eine kubische $Fd\overline{3}m$ Spinellstruktur während der elektrochemischen Zyklierung (De-/Lithiierung) führt zu einem unerwünschten Abfall der mittleren Lade- und Entladungsspannung, der auch als 'Voltage Fade' bezeichnet wird. ... mehr

Abstract (englisch):
In recent years a considerable amount of effort has been put into a better understanding of the correlation between structure and electrochemical properties of Li- and Mn-rich NCM layered oxide lithium ion cathode materials, such as the widely spread Li$_{1.2}$Ni$_{0.15}$Co$_{0.1}$Mn$_{0.55}$O$_2$ (HE5050) composition. A gradual transformation from a trigonal $R\overline{3}m$ layered oxide towards a cubic $Fd\overline{3}m$ spinel structure during electrochemical cycling (de-/lithiation) results in an unwanted decay of the mean charge and discharge voltages, called 'voltage fade’. ... mehr

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Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000098269
Veröffentlicht am 16.09.2019
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Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Materialien - Energiespeichersysteme (IAM-ESS)
Publikationstyp Hochschulschrift
Jahr 2018
Sprache Englisch
Identifikator KITopen-ID: 1000098269
Verlag Karlsruhe
Umfang XI, 154 S.
Abschlussart Dissertation
Fakultät Fakultät für Chemie und Biowissenschaften (CHEM-BIO)
Institut Institut für Angewandte Materialien - Energiespeichersysteme (IAM-ESS)
Prüfungsdatum 13.12.2018
Referent/Betreuer Prof. H. Ehrenberg
Schlagworte Lithium Ionen Batterie, Kathode, Hochenergie NCM, Lithiumreiche NCM, Schichtoxid, Spinell, Voltage Fade, Gitterdefekte, Kernspinresonanzspektroskopie, Röntgendiffraktion, Röntgenabsorptionsspektroskopie
KIT – Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft
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