März 2017

Die Lithiumionen-Batterie ist in vielen Bereichen unseres täglichen Lebens nicht mehr wegzudenken. Aufgrund ihrer hohen Energie- und Leistungsdichte ist sie auch von besonderem Interesse für Elektrofahrzeuge. Als Kathodenmaterial in Batterien wird häufig LiNi1-x-yCoxMnyO2 (NCM) verwendet. Vor kurzem wurde entdeckt, dass die Nickelionen während der Zyklisierung in den zweiwertigen Oxidationszustand reduziert werden können und in die Lithiumschicht diffundieren. Da dieser Effekt die elektrochemische Leistung der Batterie deutlich verschlechtert, ist es wichtig, ein besseres Verständnis für die zugrundeliegenden Mechanismen zu bekommen. Durch Röntgendiffraktion mit Synchrotronstrahlung ist es möglich, hoch aufgelöste Strukturdaten zu erhalten, die sehr genaue Informationen über die Kristallstruktur liefern (z.B. Paarverteilungsfunktionen). Diese Daten können dabei helfen, den Effekt des „cation mixing“ besser zu verstehen und Strategien zu entwickeln, um diese Leistungsprobleme zu lösen. Die Abbildung zeigt eine Paarverteilungsfunktion von NCM und zwei Wahrscheinlichkeitsdichten von Atomabständen in der Einheitszelle. (Bild eingereicht von Jan Binder.)