Aufkl?rung von Substitutionseffekten in Na[Li1/3Mn2/3]O2 mit O3 Struktur zur Speicherung von Na in Batterien

Natriumionenbatterien (NIBs) weisen Energiedichten ?hnlich zur Lithiumionenbatterien (LIBs) auf, basieren aber auf insgesamt besser verfügbaren Elementen. Im Vergleich zu LIBs ist die Kathodenchemie bei NIBs deutlich vielf?ltiger was einerseits neue M?glichkeiten erschlie?t, gleichzeitig aber auch viele grundlegende Fragen aufwirft. Die vielversprechendste Materialklasse stellen Schichtoxide dar, deren Redoxverhalten und Phasenverhalten durch Kombination verschiedener (?bergangs-)metalle eingestellt werden kann. Trotz der scheinbar einfachen Zusammensetzung dieser Materialien, ist ihr Verhalten hochkomplex und bisher schlecht verstanden. In diesem Projekt soll verstanden werden, wie die Eigenschaften des Schichtoxides Na[Li1/3Mn2/3]O2 mit O3-Struktur durch Ca, Ni oder Fe gezielt ver?ndert werden k?nnen. Die O3-Struktur erlaubt dabei einen hohen Na-Gehalt und Li wirkt strukturstabilisierend. Mn wird aufgrund seiner guten Verfügbarkeit eingesetzt und ist, gemeinsam mit dem Sauerstoffgitter, das redoxaktive Element. Es wird erwartet, dass die partielle Substitution von Li und Mn durch Ca, Ni oder Fe die Eigenschaften stark ver?ndern, insbesondere mit Blick auf die Phasenstabilit?t, die Leitf?higkeit, Redoxaktivit?t und Speicherkapazit?t. Das Verst?ndnis der zugrundeliegenden Struktur-Eigenschaftsbeziehungen soll im Projekt durch die Kombination von Experimenten (Synthese, Elektrochemie, verschiedene Analysemethoden inkl. in situ / operando) und Simulation (mithilfe von Dichtefunktionaltheorieberechnungen) erreicht werden, welche durch die komplement?re Expertise der Antragssteller abgedeckt werden.