In einer aktuellen Studie, veröffentlicht im Journal of The Electrochemical Society, untersuchten Tim Kipfer, Rafael B. Berk, Felix Riewald, Michele Piana und Hubert A. Gasteiger vom Lehrstuhl für Technische Elektrochemie der TUM, wie die Zusammensetzung von kobaltfreien, lithiumreichen Schichtoxiden (LR-NMs) mit der Hysterese der Leerlaufspannung (engl.: Open-Circuit-Voltage, OCV) zusammenhängt. Dieser Zusammenhang ist entscheidend, da die OCV-Hysterese die Energieeffizienz dieser vielversprechenden Klasse von Kathodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien stark beeinträchtigt.
🔗 Der vollständige Artikel ist Open Access verfügbar: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/ae0526
Highlights der Arbeit:
- Systematische Materialstudie: Eine Serie von kobaltfreien Kathodenmaterialien (LR-NMs) mit gezielt variiertem Lithium- und Mangangehalt wurde hergestellt und untersucht.
- Korrelation: Die Studie weist eine direkte lineare Korrelation zwischen dem Ausmaß der reversiblen anionischen Redoxreaktion und der Größe der OCV-Hysterese nach.
- Einfluss der Zusammensetzung: Ein höherer Lithium- und/oder Mangananteil führt zu einer stärkeren Hysterese und somit zu einer geringeren Energieeffizienz des Materials.
- Empfehlung für zukünftiges Design: Ni-reiche LR-NMs oder solche mit einem Ni/Mn-Verhältnis nahe 1/1 stellen den besten Kompromiss dar, um die Energieeffizienz zu verbessern, ohne die Energiedichte wesentlich zu beeinträchtigen.