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doi:10.22028/D291-27679
Title: | Synthese, chemische Dealkaliierung und Sodiierung von potentiellen Kathodenmaterialien auf Basis von Li- und Na-haltigen Vanadaten und Übergangsmetallphosphaten |
Author(s): | Bauer, Jessica |
Language: | German |
Year of Publication: | 2018 |
Place of publication: | Saarbrücken |
SWD key words: | Festkörperchemie |
Free key words: | Kathodenmaterialien chemische Sodiierung cathode materials chemical sodiation solid state chemistry |
DDC notations: | 540 Chemistry |
Publikation type: | Dissertation |
Abstract: | Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese und Charakterisierung von Na-haltigen Vanadaten bzw. V2O5-basierten Verbindungen und Übergangsmetallphosphaten, die potentielle Kathodenmaterialien für Na-Ionenbatterien darstellen, sowie teilweise vergleichende Untersuchungen mit deren Li-Homologen.
Die Synthese der Ausgangsmaterialien erfolgte oft über Festkörpersynthesen, während der Na-Gehalt durch chemische Sodiierungsversuche direkt oder nach (teilweiser) Delithiierung der Li-Verbindungen mittels eines zyklischen Tieftemperaturredoxprozesses aus chemischer Dealkaliierung und Sodiierung erhöht wurde. Darüber hinaus wurden Salzhydratschmelzen mit Dittmarit-Verbindungen umgesetzt, um auch Na-haltige Übergangsmetallphosphate mit Triphylin-Struktur zu erhalten.
Es wurden erstmals Na2.1V3O8, α’-NaV2O5 und die zu Beginn der Arbeit unbekannte Verbindung γ-NaV2O5 mittels chemischer Sodiierung erhalten. Über den zyklischen Redoxprozess wurden Verbindungen LiyNa1–yM0.5Fe0.5PO4 (M =Mn, Co, Ni) mit 0.51>y>0.76 erhalten. Der Alkaligehalt wurde mithilfe eines selbst entwickelten Multifraktionenmodells aus XRD-Daten bestimmt. Die Synthese von Li-freien Verbindungen erwies sich aufgrund einer unselektiven Deinterkalation von Alkaliionen als schwierig. Über Salzhydratschmelzen lassen sich abhängig von der d-Übergangsmetallzusammensetzung Verbindungen mit verschiedenen Strukturen (Triphylin, Maricit, P65- oder P21/c-NaCoPO4) erhalten. This thesis presents the synthesis and characterization of Na-containing vanadates, V2O5-based compounds and transition metal phosphates, which are considered as potential cathode materials for Na-ion batteries, as well as partly their Li-homologues. Precursors often were synthesized via solid state reaction whereas the Na-content was increased via chemical sodiation experiments or via a cyclic low temperature redox process consisting of chemical dealkaliation and sodiation of previously (partly) delithiated Li-compounds. Furthermore, experiments to synthesize triphylite-type compounds via molten salt reactions from dittmarite-type compounds were carried out. The compounds Na2.1V3O8 and α’-NaV2O5 as well as the previously unknown compound γ-NaV2O5 were synthesized via chemical sodiation for the first time. Via the cyclic redox process, the compounds LiyNa1–yM0.5Fe0.5PO4 (M =Mn, Co, Ni) with 0.51>y>0.76 could be obtained. The alkaline content was determined from XRD data via a newly developed multifraction model. Selected samples were also subjected to elemental analysis to revise the alkaline content. Synthesis of Li-free compounds was troublesome due to non-selective deintercalation of alkaline ions. Molten salt reactions led to different crystal structures (triphylite, maricite, P65- or P21/c-NaCoPO4) depending on the composition of d-transition metal. |
Link to this record: | urn:nbn:de:bsz:291--ds-276798 hdl:20.500.11880/27342 http://dx.doi.org/10.22028/D291-27679 |
Advisor: | Kickelbick, Guido |
Date of oral examination: | 15-Jan-2019 |
Date of registration: | 29-Jan-2019 |
EU-Projectnumber: | info:eu-repo/grantAgreement/EC/H2020/688166/EU//PLASMOfab |
Faculty: | NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät |
Department: | NT - Chemie |
Collections: | SciDok - Der Wissenschaftsserver der Universität des Saarlandes |
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